wifi人员定位的工作原理。就是怎么计算出被定位物体的距离位置

WIFI定位有很多种方法，比如测信号强度(RSS)，信号角度(AOA)，相位(POA)，时间(TOA)和时间差(DTOA)。

你说的通过测距离定位的方法一般是除了AOA以外的四种。

现在常用的是信号强度(RSS)检测，因为适用范围广，检测你所接受到的许多WIFI接入点(AP)的信号强度，根据信号强度确定位置。这种方法精度很低，而且应用时会有严重的逻辑错误。现在有通过事先测好的信号强度地图(radio map)来辅助定位，能够提高精度。另外也可以由其他信号比如GSM，GPRS，3G，蓝牙，红外，ZigBee等等很多种信号来辅助定位。

具体有什么算法我不细说了，因为影响定位的变量太多，算法也很多。

测时间和时间差的算法，基本原理如一楼所说，目前看来精度是最低的。。因为wifi定位肯定是用于室内的（在室外GPS的定位精度非常高，可以满足测绘需求，当然手机之类的GPS模块就不说了）在室内多路径效应严重，环境场经常变化，wifi接收机和发射机时间不容易同步或者同步精度不高（影响时间差精度），所以对定位精度的影响也很大很难建模。

有什么问题可以和我联系

无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过AP产品的编译，将电信号转换成为无线电讯号发送出来，形成无线网的覆盖，这一切，只需要一根网线和一个电源就可以完成。

通俗的来说就是微波射频技术

笔记本目前有WIFI、GPRS、CDMA等几种无线数据传输模式来上网，后两者由中国电信和中国联通来实现，前者电信或网通有所参与，但不多主要是自己拥有接入互联网的WIFI基站（其实就是WIFI路由器等）和笔记本用的WIFI网卡。要说基本概念是差不多的，通过无线形式进行数据传输。无线上网遵循8021q标准

通过无线传输，有无线接入点发出信号，用无线网卡接受和发送数据

无线网络是实现移动Internet的基本物理网之一,它为移动计算机(移动终端)提供高速

的网络接入方法。目前,无线局域网提供的通信业务实际上是一个尚未开发的大市场,有着很

大的潜力。国际上许多大公司,如IBM、AT&T(Incent)、DEC、AMD等都在加紧研制无线网络产

品。现虽有部分产品面市,但只是实现了简单的计算机无线联网,真正支持移动通信的产品还

未见到。IEEE协会已推出了IEEE80211协议,制订了无线局域网的媒体访问控制协议,我们研

制的网卡不但符合IEEE80211协议,而且具有漫游和散步功能。

无线网卡的硬件组成包括Antenna & RF、IF、SS和NIC等几部分,如图所示。

@@49E19000GIF;图1 网卡的硬件组成示意图@@

NIC是网络接口控制单元,它完成SS单元与计算机之间的接口控制。SS是扩频解扩频及解

调单元,它完成对发送数据的频谱扩展和对接收信号的解扩解调,同时,它还具有对数据进行

加、解扰处理的功能,在QPSK时还要进行并/串和串/并变换。在SS单元,还要对发射功率和分

集接收进行相应的控制,并具有信道能量检测(ED-Energy Detect,实际是接收信号强度指示

RSSI-Receive Signal Strength Indication)和载波强度(CS-CarrierSense,实际是信号

质量SQ-Signal Quality)检测等功能。IF是中频单元,它完成对已扩频信号的调制BPSK/QP

SK)和对接收信号的变频及其它处理。RF&Antenna单元完成对发送中频信号的向上和向下变

频、功率放大(PA)及低噪声放大(LNA)等功能,一般包括Antenna及分集开关、T/R开关、LNA

和PA、Local oscilator、向下/向下混频器、滤波器几个部分。

由RF&Antenna、IF和SS单元构成了扩频通信机(SS Transceiver)。

无线网卡的工作原理

按照IEEE80211协议,无线局域网卡分为媒体访问控制(MAC)层和物理层(PHY Layer)在

两者之间,还定义了一个媒体访问控制-物理(MAC-PHY)子层(Sublayers)。MAC层提供主机与

物理层之间的接口,并管理外部存储器,它与无线网卡硬件的NIC单元相对应。

物理层具体实现无线电信号的接收与发射,它与无线网卡硬件中的扩频通信机相对应。

物理层提供空闲信道估计CCA信息给MAC层,以便决定是否可以发送信号,通过MAC层的控制来

实现无线网络的CCSMA/CA协议,而MAC-PHY子层主要实现数据的打包与拆包,把必要的控制信

息放在数据包的前面。

IEEE80211协议指出,物理层必须有至少一种提供空闲信道估计CCA信号的方法。

无线网卡的工作原理如下:当物理层接收到信号并确认无错后提交给MAC-PHY子层,经过

拆包后把数据上交MAC层,然后判断是否是发给本网卡的数据,若是,则上交,否则,丢弃。

如果物理层接收到的发给本网卡的信号有错,则需要通知发送端重发此包信息。当网卡

有数据需要发送时,首先要判断信道是否空闲。若空,随机退避一段时间后发送,否则,暂不发

送。由于网卡为时分双工工作,所以,发送时不能接收,接收时不能发送。

扩频通信机

扩频通信机的功能和技术指标如下:

1扩频和解扩

无线网卡几乎均采用了扩频技术,IEEE80211也要求使用扩频技术,且规定扩频处理增益

不小于10dB。在无线网卡中使用扩频技术,主要有以下几方面的考虑:

·限制发射功率谱密度,减小对其它设备的影响;

·提高抗干扰能力;

·有一定的加密作用;

·在多用户环境下提高强有力的多址功能。

IEE80211推荐使用的扩频技术有直扩(DS)和跳频(FH)两种,对应的调制方式分别为PS和

FSK。在我们研制的网卡中,使用的是直扩方式。

2基带时间的加扰与解扰

时间加解扰器分别对未编码和已解码的基带时间(Bit)进行加扰和解扰。对数据进行加

扰的目的有二:一是进一步扩展频谱,减小数据中"0"和"1"数目的不平衡性;二是可以获得一

定的保密性。

3DBPSK/DQPSK调制与解调

差分BPSK/QPSK编解码器和调制解调器分别对发送和接收的BPSK/QPSK信号进行编解码和

调制解调。

4上/下变频

对发送IF已调信号上变频至RF以便发射;对接收到的RF信号下变频至IF以便进一步处理

。

5RF信号的发送和接收

6无线分集接收

可实现通信的二重极化分集或二重空间分集,从而改善无线网卡物理层的性能。

7载波检测(CS)或信号质量(SQ)检测

8能量检测(ED)或接收信号强度指示(RSSI)

9PA控制

根据需要可控制发射机的发射功率。

10技术指标

·频率范围:21400GHz～2500GHz;

·调制方式:DS/BPSK或DS/QPSK,参考码可编程;

·通信方式:半双工;

·发射功率:10mW/100mW,自适应选择;

·数据速率:2Mbps/4Mbps;

·PN码速及码长:11264Mc/s,11chips-64chips可编程;

·相关方式:匹配滤波器;

·PN码同步捕获时间:一个伪码周期;

·天线分集:空间自适应分集;

·接收机灵敏度:-89dBm～-995dBm,BER10—6。

NIC

NIC的功能是:

·从驱动程序接收时间并装帧发送;

·从扩频通信机接收数据,拆帧并送至驱动程序;

·媒体访问控制(MAC);

·与主机的总线接口;

·移动管理:越区切换、用户登录与认证;

·网络同步:网络同步指的是本站与基站和WLAN的其它站达到时钟同步;

·节能管理:当无业务量或者业务量少时,使物理层处于睡眠状态或节能工作模式。

媒体访问控制协议

媒体访问控制协议,即IEEE80211MAC,IEEE80211MAC的基础是CSMA/CA,在它之上可配置

无竞争信道访问的接入机制,这就是中心网控方式(PCF)。在PCF方式中,时间域被划分为超帧

格式。在超帧的无竞争期,由中心控制节点(一般是AP)进行轮询,某一时刻仅允许一个站点发

送。而在超帧的竞争期,使用改进的CSMA/CA方式,或称分布接入方式(DCF)。这样,IEEE8021

1MAC除了能以竞争接入方式支持异步业务外,无竞争的访问方式还可支持同步业务或时限业

务。时限业务对于实时数据和语音通信是至关重要的。

1CSMA/CA与DCF

a)基本的CSMA/CA与访问优先权

如上所述,IEEE80211MAC有两种访问控制方式:分布式(DCF)和集中控制方式(PCF),二者

的基础是CSMA/CA。IEEE80211MAC采用的基本的CSMA/CA算法非常简单:当监测到信道空闲期

间大于某一帧间隔(IFS)后立即开始发送帧;否则延迟接入直至监测到需要的帧间隔,然后选

择退避时延进入退避;退避结束后重新开始上述过程。基本的CSMA/CA利用物理层提供的载波

监测指示信号CS监测信道的忙闲。IEEE80211MAC规定了三种访问优先权,依优先权不同,IS

不同。

Short优先级:对需要立即响应业务(如某些控制帧)的优先级。例如,MAC层的Ack帧,或当

采用PCF时主机对轮询的响应帧等。该优先级的帧间隔被称为SIFS。

PCF优先级:PCF接入方式的优先级。该优先级的帧间隔被称为PIFS。

DCF优先级:DCF接入方式的优先级。该优先级的帧间隔被称为DIFS。上述各IFS满足:DF

S>PIFS>SIFS。

b)增强型CSMA/CA

为了增强基本CSMA/CA对异步业务传输的可靠性,IEEE80211MAC建立在基本CSMA/CA的基

础上使用MAC层确认机制,也就是CSMA/CA+Ack,这样可以在MAC层对帧丢失予以检测并重新发

送。此外,为了进一步减小在各种环境下的碰撞概率,源站与目的站可在数据传送前交换简短

的控制帧,即RTS/CTS,它们以Short优先级接入信道。RTS/CTS帧中的Duration字段被各站点

(目的站除外)用于设置它们的网络分配矢量(NAV:Net Allocation Vector),以确定信道将被

占用多长时间,这样,载波监测的功能可由监测、维护CS及NAV实现。IEEE80211MAC要求DC方

式必须支持基本的CSMA/CA,可选地支持增强型CSMA/CA,即CSMA/CA+Ack与CSMA/CA+Ack+RS/C

TS。

c)延迟接入与退避算法

如上所述,欲发送帧的站检测到信道忙时就会延迟接入,直到监测到信道空闲时间大于I

FS/SIFS后选择一个退避时间值然后进入退避状态。这样可解决正在处于延迟的多个站间的

竞争。

在退避状态下,只有当检测到信道空闲时退避计时器才计时。如果检测到信道忙,则退避

计时器将停止计时,直到检测到信道空闲时间大于DIFS后计时器才重新继续计时。这一做法

的作用是:当多个站延迟并进入随机退避状态后,退避时间值(Backoff)最小的站将在竞争中

获胜,从而获得对媒体的访问权:在竞争中失败的站会保持在退避状态直到下一个DIFS。这样

,这些主站就有可能比第一次进入退避的新站具有更短的退避时间。另外,退避过程也可重传

。

d)防止重帧

因为在IEEE80211MAC中引入了确认和重传,所以可能产生重帧现象,即在接收站可能会

收到多个相同的帧。IEEE80211MAC利用帧中的MPDU-ID域防止重帧现象。同一MPDU中的帧具

有相同的MPDU-ID值,在不同MPDU中的帧其MPDU-ID值不同。接收站保持一个MPDU-ID缓冲区它

将拒收那些MPDU-ID值与缓冲区某一MPDU-ID值相同的重传帧。

2中心网控方式PCF

a)PCF支持的业务类型

如图2所示,PCF方式由上述CSMA/CA协议提供的访问优先级实现,它可支持无竞争型时限

业务及无竞争型异步业务。而DCF仅支持竞争型异步业务。

@@49E19001GIF;图2 IEEE80211 MAC的业务模型@@

b)超帧结构

@@49E19002GIF;图3 PCF的超帧结构@@

IEEE80211MAC使用图3所示的超帧实现PCF。在一个超帧期间(SFP),PCF使用无竞争期C

FP),DCF使用竞争期(CP)。

在超帧开始时,如果信道空闲则PCF获得信道访问权;否则PCF会延迟直到它检测到信道空

闲时间大于PIFS,才能获得信道访问权。这样,就可能引起超帧的扩展,导致超帧中CFP的起始

点可变,并且CFP的长度可变。DCF的异步业务将自动地延迟到CFP之后才能获得信道访问权。

c)PCF协议原理

PCF协议基于轮询机制。某站(如手持或固定站点)如希望提供无竞争服务,则需要向APA

ccess Point,即基站)发出请求,经许可后该站将被列入轮询序列,从而参与无竞争业务。

AP以PCF优先级向参与无竞争业务的站发送下行数据帧(CF-Down业务),具体使用帧头控

制域的轮询比特实现轮询。如果被轮询到的站有缓存的数据,则在检测到一个SIFS后立即将

数据发出。当AP发出轮询后,如果在PIFS时间内没有响应,那么AP将恢复对信道的控制,发出

下一个轮询帧。当发生下列情况时,参与无竞争业务的站不对AP的轮询进行响应:没有上行的

无竞争业务(CF-Up)等待发送,并且对前面收到的下行无竞争帧(CF-Down)也无须进行确认。

3网同步

无线网络(WLAN)中每个站均有其内部时钟,所谓网同步指这些时钟的同步。在多区WLA中

,AP(基站)控制着网同步,它周期性地发送含有其自身时钟信息的信标帧,BSS内与AP连接的各

站对照此信标修改自己本地时钟。而在自组WLAN中,所有站均承担有定期发送网同步信标的

责任,各站根据确定的算法将本地时钟与"听"到的时间进行比较并调整,这样,在一定时间内

全网时钟能够达到同步。

无线网络中的许多功能都借助各站同步的时钟实现,例如,下面几个典型的功能就是利用

同步实现:

·节能管理,允许MT关闭其接收机直到下一信标到达为止。

·物理层管理,比如当物理层使用跳频扩展频谱方式时,网同步用于确定跳频定时。

·支持时限业务,利用网同步完成超帧定时。

尽管信标发送应该是定期的,但它也必须遵循CSMA/CA这一基本信道访问原则,因此确定

的"信标间隔"只能是预计发送时刻。信标中含有时戳、信标间隔等内容。信标以广播方式发

送,含有发送者的物理网地址(NID)。

如何在入网时获取同步,这一问题实际上是解决越区切换的基础。

4节能管理

IEEE80211MAC提供的节能管理机制允许网中各站点收发器在一段时间内关闭,使之工作

于低功耗节能模式。其基本原则是在不同环境中,使网中站点获得合理的性能/功耗比。

在多区WLAN中,当一个站希望进入节能模式时,应事先通知AP。而AP将暂存发往该站的数

据并在适当的时刻转发给该站。在由AP定时发送的信标中含有业务指示表TIM,该表中标识了

哪些站在AP中暂存有待收数据。工作于节能模式的站点仍需以一定的时间间隔定时"苏醒"以

便接收像信标帧这样的控制帧。在TIM被标识的站点应当向AP申请或做好等待接收被暂存数

据的准备。

在自组WLAN中,没有像AP这样的站点始终处于激活状态并为其它站点提供暂存服务。为

了支持节能工作模式,需要各站在全网同步的基础上定时"苏醒"。当某站要向一个处于节能

模式的站点发送数据时,就预先发送一种具有声明性质的控制帧(ATIM),这样可使处于节能模

式的目的站能定时打开收发器并维持一段时间的正常工作状态,以便接收源站点后续发来的

数据。

结论

对于无线网络,目前世界标准(IEEE80211)已经确定,网卡硬件和相应的IC陆续推出,价

格逐渐下降,无线网卡的软件也已渐成熟,其市场将会越来越明朗,如再与移动Intenet网结合

,仿照移动电话蜂窝网的形式来组网,其前景将更看好。

室内定位原理有几种：

蓝牙、WiFi类的一般是三角定位法，类似天上卫星定位，4个蓝牙基站可以立体定位一个点；

蓝牙室内定位

网络侧定位方案通过基于蓝牙网关（TD05/TD05A/TD05B/VDB2603）的定位系统配合蓝牙手环来对处于室内的人员位置信息做实时监控，并且可以实时遥控由蓝牙手环上传的心率、体温、步数等数据，定位精度达到2~3米，广泛应用于学校、养老院、医院、监狱等场所。

基于蓝牙网关的网络侧定位方案

定位原理：蓝牙网关通过有线（以太网）或者无线（WiFi）的方式进行与定位服务器的连接，用电源适配器（5V）或者POE的方式对每个蓝牙网关进行供电，蓝牙网关会将扫描到的防拆卸蓝牙手环收据通过现有有线网络或者是无线WiFi网络覆盖直接上传至定位服务器，从而实现蓝牙网络侧定位。

整套系统能监测实时位置、历史轨迹、实时心率、实时体温、实时步数、人员分布密度。

UWB室内定位图

UWB室内定位原理：

UWB的定位原理就是通过在室内布置4个已知坐标的定位基站，需要定位的人员或者设备携带UWB定位标签，UWB标签按照一定的频率发射脉冲，不断和四个已知位置的基站进行测距，通过一定的算法精确的计算UWB定位标签的位置。

UWB定位原理

UWB定位最简系统演示套件

UWB应用UWB定位主要应用场景有：电子围栏、FOLLOW ME、机器人定位、工厂人员/物资定位、监狱犯人定位、养老院老人定位、隧道/管廊施工人员定位、发电站定位等需要使用厘米级高精度室内定位信息的应用。

UWB超宽带室内定位整体架构：

UWB定位系统由UWB基站，UWB标签，UWB定位引擎和终端显示器构成。

据Counterpoint全球可穿戴设备（TWS）市场预测2021-2023，全球TWS（真无线立体声耳机）市场预计到2021年将同比增长33％，达到31亿部。根据Counterpoint全球可穿戴设备（TWS）2020年第四季度的市场追踪数据显示，尽管受到疫情引发的经济下滑影响，但2020年仍TWS同比增长了78％。由于中低价位市场的强劲表现，该市场略微超出了2020年的最初年度估计，达到233亿部。

如今许多人由于丢失一个蓝牙耳机，从而买一对新的蓝牙耳机，伦茨 科技 推出蓝牙耳机防丢方案，使大家可以自己寻找丢失的蓝牙耳机，避免蓝牙耳机的丢失。

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最新推出搭载高性能低功耗32位处理器的蓝牙芯片ST17H66（SOP16），支持Bluetooth LE、SIG MESH多功能的Bluetooth 52。

关键参数：

1 定位的算法方法有非常多，现在主流的室内定位是基于RSSI（信号强度）来定位的。

2 利用RSSI，WIFI定位和Beacon定位的原理和工作方式基本相同。 都是利用接收到的多个已知位置的WIFI/Beacon基站，进行多点定位。

3 苹果的iBeacon设计的目的根本不是用来精确定位或者多点定位，而是类似进场感知。 一个iBeacon能设置成刚好覆盖5米左右的半径范围，装了特定APP的手机，并且打开蓝牙情况下，进入该范围的时候能被感知到。

4 Beacon属于主动定位，由于上述的较为严苛的约束条件（需要安装特定APP，打开蓝牙的用户习惯远未养成）。并且商用效果还未经过任何验证。 WIFI定位不依赖这些，主要你的手机开着WIFI（无需连接），就能在很多场合被精确的定位到了，从这点看，WIFI更适合被动定位。

5 如果说仅是室内定位技术的话，宣称能做的厂商国内就不会少于两百家了，这还是去年中的统计数据。 但是，目前市场上较大范围商用的还是WIFI定位为主，主要厂商如WIFIPIX，智慧图，百度等。

iBeacon就是蓝牙beacon，先看下什么是蓝牙ibeacon，一般长这样的

蓝牙Beacon工作机制：

Beacon会每隔一定的时间（SKYLAB的beacon为100毫秒）广播一个数据包到周围，作为独立的蓝牙主机在执行扫描动作时，会间隔地接收到Beacon广播出来的数据包。该数据包内容最多可以包含31个字节的内容。同时，在主机接收到广播包时，其中会指示该广播包来自于哪一个蓝牙从机MAC地址(每个Beacon拥有唯一的MAC地址)的从机设备和当前的接收发送信号强度指示值(RSSI)为多少。

而RSSI值是确定主机位置和Beacon之间远近距离的依据。例如，在某一次主机接收到某一个Beacon的广播包中，经解析，可得到该广播包是来自于MAC地址为D9:A3:EE:B4:00:60，RSSI值为-53dBm的Beacon，经过数学关系运算，大约在2米以内。

室内定位硬件搭建

在A和B点各放置一个beacon，beacon室内定位是一个应用APP，应用是已经知道A和B的经纬度坐标的，该应用其实是一个地图应用来的，装有APP的手机进入A和B的信号广播覆盖范围即可以通过算法计算出自己的坐标，自然就可以在地图上标记自己的位置。

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