基于位置指纹的Wi-Fi室内定位商场导航易购系统定位方法

石晟铭 蔡抒凝 苑佳凝

摘  要： 随着现在科技的日益发展，室内定位商场导航易购系统定位方法也是越来越多，下面我将详细的介绍一下基于位置指纹的WI-FI室内商场导航易购系统定 位的应用方法。

关键词： Wi-Fi;商场导航;定位方法;数据库

中图分类号： TU247.2    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.09.045

本文著录格式：石晟铭，蔡抒凝，苑佳凝. 基于位置指纹的Wi-Fi室内定位商场导航易购系统定位方法[J]. 软件，2019，40（9）：196-198

Location Method of Wi-Fi Indoor Positioning Shopping-mall Navigationand Purchase System Based on Location Fingerprint

SHI Sheng-ming， CAI Shu-ning， YUAN Jia-ning

（Henan University of Technology， Jiaozuo， Henan 454150）

【Abstract】： With development of science and technology， there are more and more positioning methods of navigation and purchase system for indoor positioning shopping malls. The auther introduces application method of WI-FI positioning system for indoor shopping malls based on location fingerprint in details as following.

【Key words】： Wi-Fi; Shopping mall navigation; Positioning method; Data base

0  引言

随着不断发展的科学技术，因此局域网也是在向无线化和多网合一的方向发展，在这个多网合一快速发展的过程中，带动了多种无线技术的广泛应用，这个其中的一种就是WIFI^[1]。当前，室内定位商场这个产业也正如火如荼地进行，可以看出未来商场导航的发展。

1  划分空间位置坐标

先把要定位的空间划分坐标，如以1.5 m*1.5 m方格作为基本区间，如图1所示，以某办公楼走道部分测量图为例，以4块地砖为一个区间。

2  Wi-Fi数据的采集形式

第一步：每一个在空间释放Wi-Fi信号的热点

（hotspot）称之为AP（access point）[就是无线路由器发的信号];且空间每个位置上可以检测到以SSID和BSSID区分的1个或多个AP，以及Wi-Fi信号的RSSI值^[2]。

注：BSSID（指的是MAC地址，唯一標识此热点）;SSID（指的是AP的名字，如htu，但不唯一）;RSSI（Received Signal Strength Indication，指的是接收的信号强度指示，在此表示接收到的Wi-Fi信号的强度值，单位dBm）。

第二步：数据采集，为了提高精度，要求尽量采集每一个坐标位置上多个点，建立匹配数据库。（每一条数据：一组RSSI值和一个坐标对应）^[3-4]。

第三步：将采集到的信号按照位置与RSSI值矩阵对应建立数据库，如图2。（注：以列为单位，一个位置坐标上，有多个ap点的信号强度）

3  离线阶段数据采集

离线状态下，调用手机自带的Wi-Fi模块进行数据的采集与处理，即利用客户端WiFiScan_UDP在区域各个位置采集数据集，与位置坐标对应起来，建立位置指纹数据库，如图3。

之后保存并发送到电脑平台端进行处理。或使用物理硬件Wi-Fi模块进行采集^[5-7]。

如相关的Wi-Fi模块，与嵌入式系统内核相连，发送扫描信息给Wi-Fi模块，获得数据后传输到电脑后进行之后的处理与计算，如图4。

4  定位方法

由于信号在空间中的不稳定性以及衰落等等，相同地点不同时间测的的RSSI值会有一定的波动，如图5所示。

图上表示在同一ap的信号强度是在一定范围内波动的，（信号强度容易受到环境的影响，故需要采集多次，增加原始匹配数据库的精度）

所以进行位置匹配的时候，需要相应的算法进行计算，在此使用基于机器学习的的支持向量机（SVM），简单来说，就是神经网络一类的算法，进行相应的训练，然后测试，预测值的分布^[8-9]。

（訓练：建立两种数据的联系（非线性关系），预测：根据已有的值代入测试）

如输入对应的坐标矩阵与RSSI矩阵用与训练数据，之后输入测试的RSSI向量来预测坐标值，从而完成定位如图6。

Rssi值矩阵的排列并不是无序的，而是每一列表示同一ap，如果有些位置采集不到相关ap信息，以-120最小值来代替，数据按照所对应的BSSID进行对齐排序，如图7。

进行位置匹配计算，如图8所示，实际坐标（9，0），计算得到的坐标是（7.2970，-0.0069），误差一般是存在的，看计算所得的精度，保证精度值在一定范围内才是有意义的，否则需要调整算法^[10]。

后期做到相关GUI上实现定位的可视化等如图9。

5  定位流程

5.1离线阶段数据采集

首先在各个位置采集数据集，与位置坐标对应起来，建立位置指纹数据库。

5.2在线预测阶段

在某一个位置采集到该位置的RSSI向量组，进行发送、计算之后返回位置坐标，获得当前位置。

6  结语

通过划分地标，在各个位置采集数据集以此来建立起位置的指纹数据库，然后向该位置的RSSI向量组进行计算来获得当前的位置，这就是基于位置指纹的Wi-Fi室内定位商场导航易购系统定位方法的整个流程。

参考文献

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