基于WIFI通信的目标识别与定位系统

摘 要：本文主要对WIFI网络环境下的目标识别和目标定位相关功能实现进行了分析，首先简要介绍了系统的实现原理和整体结构，然后分别从识别和定位两个方面对各功能的实现进行了讨论和研究，最后对系统的应用进行了总结。

关键词：WIFI网络；目标识别；目标定位

中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 22-0000-01

目标识别和定位在市场生活中具有广泛应用，对目标进行识别和定位不仅能够实时的掌握相关对象的位置信息，还能够通过实时跟踪来提升工作效率或增强监控效果。传统的户外场景中所使用的定位技术主要是GPS和蜂窝网络相结合的A-GPS定位技术，该技术通过卫星信号和基站信号等实现对目标的定位，但是其在室内环境下的定位效果非常差。而使用WIFI的目标定位技术则可以有效覆盖室内通信环境，还可以在较低的成本，较简单的结构下获得较好的定位效果。因而WIFI定位技术在室内定位中具有广泛的应用。

一、系统原理及总体结构

基于WIFI的目标识别与定位系统网络拓扑结构如下图1所示。

从图中可以看到，整个目标识别与定位系统由服务器、接入点和客户端三部分构成，其中目标识别主要是对客户端的类型和用户信息进行分析与识别，该内容可以通过目标唯一识别码的方式实现，目标定位则是由系统多个组成部分相互协作共同完成。具体的，服务端负责具体的目标定位和识别，同时响应来自终端的定位请求。为提升系统的工作效率，避免出现运行故障，响应功能所使用的Web服务器与实现定位功能的定位服务器逻辑独立，必要时两者可以进行数据交互，这样可以有效提升系统的资源利用率，实现负载均衡。客户端则是负责对其周边环境中的WIFI网络的无线信号强度或其他参数进行数据采集，并将其提交到服务器端进行计算，获得位置结果。为保证通信质量、增强系统兼容性，客户端与服务器端的数据通信可以采用标准的HTTP协议。

二、目标识别功能实现

识别被定位目标的类型、属性等信息可进一步地指导后续相关服务和应用的开展，对自动化管理、科学化管理等工作内容具有重要意义。

WIFI网络下实现目标的识别较为容易，只需要为目标对象分配一个唯一识别码，并分配具体的存储单元存储目标对象的基本特征与属性信息即可。只要目标尝试接入WIFI网络时即可同时发送其识别码到服务器端进行识别和认证即可。在后续的定位于跟踪过程中，由于目标对象身份已知，故可以对其进行进一步的管理与维护。特别是在物联网中，对目标进行识别可快速高效地完成目标管理需求相关任务，推动自动化、智能化在现代信息技术中的发展。

需要注意的是，为提升识别准确度和可靠性，应该制定统一的、规范的、标准的标识格式与存储规则。

三、目标定位功能实现

为实现目标的定位，WIFI网络内的目标应该首先向网络服务器发送定位请求，Web服务器接收到该请求后对目标进行响应，并接受定位所需的相关信息，之后这些信息被传送到定位服务器端进行数据处理和数据查询，获得目标的位置信息，并将其返回到目标端实现对目标的定位。

整个功能的实现包含定位算法模块和数据库管理模块等两部分。

（一）定位算法

无线网络中可使用的定位算法依照所使用的参数不同可以分为三类，分别为基于信号传播时间的、基于信号到达时间差的以及基于信号强度的定位算法。三类算法均需要使用多个参考接收点对目标发送信号进行接收和数据分析，但是不同算法具有与该算法相匹配的应用场景和应用环境。如基于信号传播时间的定位算法和基于信号到达时间差的定位算法均需要信号具有一定的传输时间。但是WIFI网络中单个AP可支持的最大传输距离在100米左右，而该段距离内的信号传输时间基本可以忽略，故前两种算法并不适用于WIFI网络的目标定位。

基于信号强度的目标定位算法则是以无线信号随传播距离的增加而衰减这一特性实现的目标定位。算法首先根据实际应用环境建立适当的无线信号空间模型和衰落模型，然后根据所接收到的信号的强度即可估算出收发双方的距离。若WIFI网络内部署多个AP构成拓扑结构，则可以获得多个距离估计值，联合这些估计值进行位置求解即可完成目标的定位。当然，为提升定位效率，增大定位精度，可以预设一个数据库对目标位置信息进行匹配。

目标的信号强度获取方法为射频指纹定位方法，目标终端只需要在通信过程中接收WIFI环境中的AP的RSSI指纹特征即可获得环境AP的信号强度。之后只需要对所获得的参数进行计算与估值即可实现定位相关功能。

（二）数据库管理

由系统结构图可以看出，WIFI定位系统中包含Web服务器和定位服务器两部分。每一部分服务器中均存储了该服务器需要执行服务相关的数据内容。

在Web服务器中，其数据库主要提供用户及终端管理、定位信息查询等功能。当用户接入到WIFI网络并使用定位服务后，Web服务器会对用户需求进行响应，并为其建立用户账户，用户登录服务器即可对位置信息或对个人身份信息等进行查询、修改以及更新等操作。是用户与系统交互的直接接触层。

而定位服务器则存储了WIFI网络中所使用的定位算法和定位相关数据，定位算法可以对接收到的目标参数信息运算后获得其空间位置信息，而定位相关数据则是负责对历史记录以及空间特征信息进行存储。当目标接入WIFI网络进行定位时可以先执行查询操作进行位置匹配，若与预设信息匹配成功则说明目标位置已记录，可直接返回定位结果，若匹配不成功则再进行定位运算，并将运算结果添加到数据库中进行存储和完善，这样可以有效提升定位效率。

四、总结

WIFI网络在实际无线通信中具有广泛的应用，基于该网络进行目标识别和目标定位不仅能够满足目标使用需求还能够进一步拓展WIFI网络的服务质量和功能内容，促进WIFI网络的应用效果。基于WIFI通信的目标识别的关键在于识别标准的制定和识别信息的录入，基于WIFI通信的目标定位的关键在于定位算法的选取和网络结构下的服务器配置。为增强系统的适用性和定位精度，还需要对上述问题开展进一步的研究与分析。

参考文献：

[1]张利.基于WiFi技术的定位系统的设计与实现[D].北京邮电大学，2009（12）.