基于WINCE平台下园区内WIFI定位可靠性的研究与实现

鲁 晓，曾连荪

（上海海事大学 信息工程学院，上海 210306）

随着中国经济的快速发展，人们的物质生活水平普遍提高，人们的消费观念也发生了很大的变化，从满足于物质生活转为追求身心的健康和享乐，旅游就是大家备受推崇的方式。

传统的旅游过程中，一方面导游人员需要充分了解景区，还要根据不同游客的需求，为游客提供有针对的服务；另一方面人工导游费时费力，成本高，人员素质也不尽相同，这就导致为旅游提供的服务质量大打折扣。

所谓的智能导游系统应该有智能性，每到一个新景点，就能知道游客的方位，从而为游客自动进行景区讲解。同时能实现智能引导功能，比如电子地图功能和路径导航功能。这也是未来电子导游的发展趋势。电子导游系统在国内外已经有了相应的产品，大都是基于GPS技术的电子导游系统。

随着无线接入网技术的发展，802.11无线局域网技术也得到了快速的发展和普及，基于无线AP（Access Point）的局域网技术也有了快速的推广，文中提出一种WINCE平台下基于WIFI的园区内定位方案，并提出了保证定位可靠性的算法。

1 解决方案

1.1 AP识别原理及过程

在使用任何网络之前，首先必须找到网络的存在。对于无线网络，移动终端在进行联网之前必须要对周围网络进行识别工作。移动终端有两种方式可以获取周围的无线网络信息：分别是主动扫描和被动扫描。主动扫描是指移动终端在扫描的同时主动发送Probe Request帧，通过收到Probe Response帧获取网络信号；被动扫描是指移动终端通过侦听AP定期发送的Beacon帧发现周围的无线网络，从而获取周围的无线网络信息[1]。文中采用被动扫描的方式，主要基于节省电量，同时还能满足应用需要。AP识别过程如图1所示。

图1 AP识别过程Fig.1 Ap identification process

1.2 识别准确性决策

移动终端移动的过程中，无线AP会出现信号强度衰减现象。终端移动中，随着距离的增加，AP1的信号强度逐渐衰减，当衰减到一定程度时，区域里两AP信号强度剧烈变化，终端就会在两个AP间来回切换，产生所谓的“乒乓效应”，由此产生定位的不稳定性和不准确性[2]。阈值判决策略的基本思路：设置移动终端判决时无线AP信号强度的最低界限值，当移动终端与当前关联的无线AP的信号强度小于此判决值时，那么终端与新的无线AP进行关联，阈值的大小可以根据实际情况获取[3]。此策略既能保证定位的精确性和稳定性，同时又能避免因AP间频繁的判决，导致耗费系统资源。具体如图2所示。

图2 无线终端在AP间切换过程Fig.2 Wireless terminal in the AP switch between process

在整个识别准确性决策中，首先进行扫描使得移动终端获取周围无线AP的列表信息，对于信号强度低于一定值的AP（RSSI低于-90 dbm）可以直接忽略；其次对于大于-65 dbm的无线AP可以利用取其信号最强作为判决依据；而当移动终端处于-65 dbm至-90 dbm时，预先设定最大扫描次数参数MaxScanNumber和判决触发参数DecisionNumber，用于决策时的判定准则，对于获取的无线AP信号的RSSI进行一次均值计算得到RssiAverage，结合扫描的次数，对每次扫描计算出无线AP信号强度的平均值再求其均值，以此作为判决当前AP可靠性的阈值RssiAll。这一参数反映出当前环境中AP信号强度的好坏，作为对当前AP判决的基本要求；此外，移动终端在移动的过程中无线环境发生变化，而这一阈值实时调整，利用确保对当前AP判决的准确性[4]。

文中准确性决策方案中，需要设定判决决策门限，还有2个计数器：扫描计数器和判决触发计数器。每次扫描都会触发扫描计数器计数，若当前无线AP的信号强度小于判决门限，移动终端并不进行判决，而是触发计数器开始计数，间隔一段时间再次监测AP信号强度[5]。在MaxScanNumber范围内，如果当前AP的信号强度低于此阈值的次数达到预先设定的参数DecisionNumber，那么就认为当前AP的信号强度有持续衰减的趋势，就判决移动终端进入另一个园区。判决过程如图3所示。

判决过程的算法过程如下：

1）扫描并更新AP列表信息，扫描计数器加一；

2）忽略低于一定信号强度的AP信息，并求出单次扫描AP信号强度的平均值RssiAverage，然后存储；

图3 判决过程Fig.3 Decision process

3）根据扫描次数求出每次扫描得到的RssiAverage的均值，作为决策门限值；

4）若当前无线AP的信号强度RSSI小于决策门限值时，决策计数器加一；

5）判决次数器计数次数等于DecisionNumber时，跳出扫描，开始执行判决，若不足则执行下一步；

6）比对扫描计数器，若扫描次数等于MaxScanNumber，归零，结束扫描，不执行判决，否则等待一段时间后跳转至1）。

通过以上过程，选出信号强度最好的无线AP，同时保证了园区内定位的准确性和可靠性。

1.3 具体实施过程

本方案基于具有WIFI的WINCE6.0平台，运用visual studio开发工具，具体实施如下：

1）获取信号的SSID及其RSSI

2）根据决策算法，选取最优信号方法

2 实验结果及分析

为充分体现本方案的优越性，对本方案和传统方案进行了比较。在实验室内组建一个小型的局域网，手持移动终端在两个AP重叠覆盖范围内来回移动，这样使得终端不断的扫描无线信号强度，在不同的方案下测试判决的准确性和可靠性。图4给出了两组数据的比较。从实验测试结果看，本方案确实优于一般方案。

3 结束语

文中在传统的无线信号接入技术原理下，通过加入判别决策算法，使得在WINCE平台下利用WIFI设备进行园区定位的精度明显提高[6]，同时利用WIFI设备可以为园区提供更加方便快捷的服务，为游客提供更加智能、人性化的导游。

图4 实验结果比较Fig.4 Comparison of the experiment results

随着智慧城市的推广，城市热点的普及与布设，利用携带wifi的移动终端可以为游客提供更好的服务；同时国家不断的加快智慧旅游建设，希望本文能够对此起到一定的借鉴作用。

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