WLAN是我們日常生活中必不可少的，中文全稱是無線局域網絡，其本質的特點是不再使用通信電纜將 計算機與網絡連接起來，而是通過無線的方式連接，從而使網絡的構建和終端的移動更加靈活。本文通過對基于能效的WLAN 室內定位系統模型設計與實現做了一些研究，文章是一篇正規期刊投稿的論文范文。

 　　摘要：基于能效的WLAN室內定位系統模型的設計目的，一方面是為了降低位置指紋數據庫規模，另一方面為了減少服務器與客戶端的數據傳輸量，同時減少相關的計算量。為了實現這個定位系統，筆者提出了AP預處理算法、聚類算法以及精定位AP選擇算法。該文主要是分析如何設計基于能效的WLAN室內定位系統模型，以及如何實現這個系統的應用目的。

　　關鍵詞：WLAN,室內,定位系統,模型設計

　　Abstract： Design model of WLAN indoor positioning system based on energy efficiency，on the one hand is to reduce the size of the location fingerprint database，on the other hand，in order to reduce the amount of data transmission of the server and the client，at the same time，reduce the amount of computation associated.In order to achieve this positioning system，experts have proposed a AP preprocessing algorithm，clustering algorithm and precision positioning AP selection algorithm.This paper is the analysis of how to design the WLAN indoor positioning system model based on energy efficiency，and how to realize the application of the system

　　Key words： WLAN; interior; positioning system; model design

　　1 前言

　　由于無線局域網的迅速發展，基于WLAN的室內定位技術也越來越受到相關研究人員的關注。WLAN主要是通過檢測無線接入點發射的信號強度判斷用戶的位置，而根據信號強度來進行定位的系統主要分為兩種，其中一種基于傳播模型的室內定位系統，另外一種是基于位置指紋算法的室內定位系統，在這兩種室內定位系統中，前一種的限制條件比較多，后一種的優勢比較突出。但是基于位置指紋算法的室內定位系統的實現需要解決數據庫構造、離線采樣數據預處理、定位AP的選擇以及終端設備位置的估計，因此本文主要是針對這個問題，分析如何設計基于能效的WLAN室內定位系統模型，并加以實現。

　　2 關于基于能效的WLAN室內定位系統模型設計分析

　　2.1 定位系統模型整體設計

　　以往定位系統的能耗比較大，而能耗主要發生在兩個點，其中一個點是服務器與客戶端的數據交互，另外一個點是在位置估計中的計算。為了使定位系統能耗降低，就必須縮減數據庫規模，減少服務器與客戶端的信息傳輸量，同時還要在位置估計的計算過程中選用比較簡單的計算方法。基于能效的WLAN室內定位系統模型主要包括兩個階段，一個是離線階段，包括指紋采集、AP選擇、數據庫預處理以及聚類等四部分;另一個是在線階段，包括測量值預處理、大概定位、AP選擇以及精確定位等四部分。

　　2.2 定位系統模型設計特征

　　首先關于虛擬AP預處理算法，這個虛擬AP有一定的優勢，但也有不足的地方，它的優勢在于可以虛擬出多個BSSID的AP，但是在定位方面提供的數據不夠簡潔。針對這個問題，筆者提出了VAP預處理方法，優化以往的虛擬AP預處理算法;其次關于非斷續RSSI的仿射傳播聚類算法，在以往的定位算法中，只能在面積比較小的室內進行定位，然后把定位的地方分為多個AP才能測量到。對于面積比較大的地方，根本就不能使AP全部覆蓋，針對這個問題，筆者采用非斷續RSSI的仿射傳播聚類算法來代替;再次關于均值平滑濾波，在實施定位的過程中，容易外在環境的影響，從而使RSSI出現較大的波動，為了解決這個問題，筆者選擇使用均值平滑濾波器;最后關于AP的選擇，通常情況下，在離線和在線的階段可以檢測到接入點的改變情況，需把在線AP選擇分成兩步，比較麻煩，因此筆者采用基于RSSI空間區分度的AP選擇來解決這個問題。

　　3 關于基于能效的WLAN室內定位系統模型實現分析

　　3.1 離線階段

　　首先，關于指紋的采集，筆者把定位區內AP的安裝位置和配置信息假設為未知，但是兩者都可以通過某種方式把網絡數據傳播出去，同時離線的階段配有無線適配器的移動終端，然后在每個位置可知的參考點，掃描AP的BSSID和BSSID，并獲取BSSID和BSSID;其次，關于離線AP選擇，一般情況下，終端設備每次進行掃描的時候，都能夠測量到幾十個AP，但是不同的AP對定位產生的結果不一樣，因此最好不要保留全部的AP[4]。在離線階段，AP選擇的目的有兩個，一個是縮減數據庫的規模，另一個是減少服務器和客戶端的信息傳輸量。為了達到這兩個目的，應選擇保留信號強度相對比較大的AP，因此信號強度比較大的AP在離線階段不容易發生斷續以及空間區分度大的情況;再次，關于數據庫預處理。在實際定位中，由于外在環境因素的影響，RSSI波動比較大，為了解決這個問題筆者采用均值平滑濾波器進行定位。一般情況下，接受信號強度非常弱的時候，一些AP的測量值不夠平穩，容易出現斷續現象，而平滑濾波器可以補充這些丟失的測量值[3];最后，關于仿射傳播聚類。如果RSSI比較小的情況下，就會容易出現斷續現象，而基于非斷續RSSI的仿射傳播聚類可以避免這個問題的發生，在對這種仿射傳播進行計算的時候，選擇的每個AP一定要保證RSSI測量值足夠大，把其他的忽略掉。

　　3.2 在線階段

　　首先，關于類匹配的大概定位。在實際定位過程中，需要終端設備先從下載聚類中心的測量值集合，然后進一步計算在線階段的測量值，同時還要計算各個聚類中心的相似度，從而確定它屬于那種聚類。如果用戶沒有處在聚類的中心時，并且只選擇相似度最高的其中一個聚類，通常都會導致類匹配不成功。所以進行大概定位的時候，需要保留相似度比較高的幾個聚類，而不是只是一個聚類。同時在這個基礎上進行精確的定位[2];其次，關于在線AP選擇。在定位面積比較大的時候，各個參考點并不能檢測到所有的 L個 AP，這樣的話就容易導致在線和離線 RSSI 向量間的距離太大，在進行精確定位時容易出現較大的誤差，因此當參考點數量達到一定的比例時，可以把對應的 AP去掉;最后，關于精定位的計算方法。在進行精定位的時候，如果計算方法過于復雜的話，將會耗費更多的時間，為了實現降低耗能的目的，可以采取加權 K 近鄰算法，這個計算方法相對來說比較簡潔[1]。

　　4 結束語

　　在基于能效的WLAN室內定位系統模型設計中，主要涉及到兩個部分，其中一個是離線階段，另一個是在線階段，離線階段由四部分組成，分別是指紋采集、AP選擇、數據庫預處理以及聚類，在線階段同樣也是由四部分組成，包括指紋采集、AP選擇、數據庫預處理以及聚類。為了實現這個室內定位系統模型的應用目的，本文對離線階段和在線階段的各個組成部分有可能出現的問題，提出了相應的對策。隨著無線局域網的迅速發展，相信基于能效的WLAN室內定位技術將是未來室內定位系統發展的趨勢。

　　參考文獻：

　　[1] 顧嘉， 錢鈺博， 孫厚芳， 王婧. 工裝室內定位技術研究[J]. 北京理工大學學報， 2010(9).

　　[2] 玄建永， 王京春， 陸耿， 江永亨， 畢建權. 縮微智能車室內定位系統研究[J]. 計算機技術與發展， 2014(1).

　　[3] 徐興柱. 一種基于慣性定位技術的單兵室內定位指揮系統方案[J]. 戰術導彈技術， 2014(3).

　　[4] 朱明強， 侯建軍， 劉穎， 蘇軍峰. 一種基于卡爾曼數據平滑的分段曲線擬合室內定位算法[J]. 北京交通大學學報， 2012(5).

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