位置指纹法的定位原理_蓝牙定位软件_位置指纹定位算法(5)

Key words： WIFI； Smartphone； online positioning； fire rescue

0 引言

火灾是目前危害人类生命安全的重要灾害之一，每年由于火灾造成的伤亡人员不计其数，据部消防局统计，2015年，全国共接报火灾33.8万起，造成1742人死亡、1112人受伤，直接财产损失39.5亿元[1]。现如今社会发展迅速，人口密度不断提升，在高楼林立的城市里，一旦发生火灾，如没有及时有效的救援，后果不堪设想。随着审美等观念的日益变化，建筑物风格趋于多样化，其内部设计装修趋于复杂化等，给消防救援增加了难度，而化工材料的使用在火灾发生时造成的浓烟毒气也成为消防救援的一大难题。商场、办公楼、影院等是人口最为密集的区域，同时也是建筑结构较为复杂的区域，当火灾发生时，如何及时准确地找到救援对象是至关重要的。

无线WIFI技术、智能手机的发展使区域消防救援工作找到了更有效的途径。目前，大型商场、办公楼、影院等为方便顾客上网浏览，都设置了区域性无线网络，智能手机是人手必备的通讯设备，当顾客第一次进入该区域并有意愿连接无线AP时，服务器就会记录顾客的手机信息，并在下次进入该区域时自动连接网络，这项技术为室内定位提供了便利，也为火灾发生时消防定位救援提供了基础。

1 无线定位研究现状

无线定位系统可分为卫星定位系统、移动位置服务以及无线局域网定位系统三类[2]。卫星定位系统主要有美国的全球定位系统、的格洛纳斯系统、欧盟的伽利略定位系统和中国的北斗定位系统[3]。移动通信服务是指，移动通信网络通过特定的定位技术来获取手机用户的位置信息，在电子地图平台的支持下为用户提供相应服务的一种增值业务[4]，由Cell-ID、A-GPS、E-OTD组成[3]。无线局域网定位系统主要是基于ZigBee、WIFI、蓝牙、红外、UWB的定位。

目前的定位过程主要有先测距后计算和先训练后匹配两种方式。基于WIFI的室内定位技术主要利用AP的射频信号强度来进行定位的，分为基于传播模型的定位算法[5]和基于指纹匹配的定位算法[6]。基于传播模型的定位算法是利用终端在某一位置收集到的来自AP的RSSI值，通过某种传播模型计算出终端到AP之间的距离d，理论上计算公式可表示为：

⑴

由于实际环境复杂，无线信号会受遮挡物等环境因素影响而衰减，该模型计算出来的位置距离与实际距离有一定偏差，因此不适用与实际环境计算，目前使用较多的室内传播模型有线性距离损耗模型、对数距离损耗模型、衰减因子模型等。基于传播模型的定位算法主要有三边测量法、双曲线定位法和最小二乘法[7]。

基于指纹匹配的定位算法需预先在选定区域选取参考点采集射频信号进行训练，再构建信号强度与定位位置之间的映射关系，这是目前室内定位研究的重点。基于指纹匹配的定位算法需要进行指纹训练构建指纹库，在需定位的区域指定某些参考点，在参考点上通过采集来自各个AP的射频信号强度进行训练提取AP在各个参考点上的特征值，从而建立位置与射频强度的映射关系，由于AP的射频信号强度与距离不存在良好的对应关系，我们可采用在同一参考点上多次采集AP射频强度，采用求均值、高斯拟合等方法，计算AP在该位置的特征。定位是通过移动终端实时采集周围AP的射频信号强度向量，与建好的指纹库中的特征向量进行比较，寻找最接近的一组值，该组值对应的位置就为定位结果。基于指纹匹配的定位算法不需要将射频信号强度转换成不确定的距离值，因此定位精度优于传播模型算法。目前基于指纹匹配的定位算法主要有确定型和概率型两种[8]。 2 无线WIFI覆盖现状

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