室内无线定位不同环境的解决方案

HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.无线定位解决方案技术主打胶片企业网络产品线解决方案部HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page2目录问题和挑战关键技术和方案典型应用场景HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page3网络增值•WLAN网络建设，只有资金投入，没有增值产出管理效率•缺乏人员的智能化监控，及基于位置的精细化管理服务体验•GPS无法支持室内位置服务，提供基于位置的服务感受（如商场、机场、会展等大型室内场所）WhyWLAN定位?HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page4提高服务质量：基于位置提供机场服务信息，商业推荐提升安全保障：旅客群体行为预测，异常行为检测商场/购物中心机场景区、博物馆会展中心/会议中心提高信息化服务水平：展位导航定位、客流分析提升安全监控：群体行为预测在线商家的竞争压力：实体商家沦为“试衣店”提升购物体验：店铺导航、逆向寻车，精准推送运营支撑：客流分析运营创新：基于位置广告运营推送，游客兴趣点发现，客流分析贴心服务：基于位置推送景区介绍、周边景点人流密度通告WLAN定位驱动力HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page5WLAN定位价值WLAN定位合作伙伴客户代理商基于位置的多样化服务，增加运营数据支撑为用户提供贴心服务，增加粘性；提高管理效率、管理能力：如基于位置考勤、全局安全预判等解决用户实际问题增加方案完整性为传统解决方案增加附加值构建完整解决方案，端到端解决客户问题资源合作，合作双赢，更好为客户服务HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page6目录问题和挑战关键技术和方案总体架构关键技术场景限制产品支持情况典型应用场景HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page7无线定位基本概念-11.无线定位：通过对无线电波的一些参数进行测量，根据特定的算法来判断被测物体的位置。测量参数一般包括无线电波的传输时间、幅度、相位和到达角等。2.基于三角关系定位技术：先要测量已知位置的参考点（A，B，C三点）与被测物体之间的距离(R1，R2，R3)，然后利用三角知识计算被测物体的位置。3.基于场景分析的定位技术：对定位的特定环境进行抽象和形式化，并使用具体的、量化的参数描述定位环境中的各个位置，并用一个数据库把这些信息集成在一起。观察者根据待定位物体所在位置的“指纹”特征查询数据库，并根据特定的匹配规则确定物体的位置。位置场强“指纹”：形式化和量化后的位置特征信息核心是位置特征数据库和匹配规则，本质是一种模式识别方法4.地图服务器：在统一的坐标体系中，将（空间对象元素，位置信息）保存在后台地图数据库中，并按照一定比例尺通过地图界面统一展现。5.定位精度：地图上显示的位置，与终端实际物理位置的偏差值。6.定位时延：在地图上显示终端位置的实际刷新周期。HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page8无线定位基本概念-2两类无线定位策略：基于移动终端的定位、基于网络的定位基于移动终端的定位：定位计算由移动终端自主完成，自行确定自身当前的位置。基于移动终端的定位：终端主动探测并测量周边基站信号，定位计算终端自主完成网络辅助定位：基站发出与位置相关信息，终端主动探测并测量周边基站信号，将基站的位置信息和测量信息在移动终端本地处理，进行定位计算。基于网络的定位：由网络系统收集待定位移动终端的信息并计算移动终端的当前位置。基于网络的定位：网络设备（AP、基站等）主动收集测试终端信息，后台系统计算位置移动终端辅助定位：终端发出（主动发出或受网络设备请求后发出）有助于定位的信号，网络设备收集并测量信号，将辅助定位信号和测量信号统一发给后台定位系统，由后台系统计算终端位置HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page9三点定位原理三点定位原理：已知三个点的坐标，及未知点相距三个已知点的距离，能够判断未知点位置的方法。理论实现：已知三个点的位置坐标p1(0,0)，p2(x2,0)，p3(x3,y3)，及未知点相距已知点的距离L1,L2,L3，则未知点必然位于以已知点为圆心距离为L1/L2/L3半径的圆上，三个圆公共交点即是未知点位置。求解此方程组，p（x,y）即是未知点坐标xyP1(0,0)P2(x2,0)P3(x3,y3)未知点P(x,y)L1L2L3x2+y2=L12(x-x2)2+y2=L22(x-x3)2+(y-y3)2=L32HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page10三点定位实际实现实际情况：由于外界环境的影响，信号强度产生扰动,方程相交于一点的理想情况基本不会出现多数情况下是相交于同一区域内,将此区域近似为三角形，取三角形区域的重心作为未知点的坐标。xyP1(0,0)P2(x2,0)P3(x3,y3)未知点P(x,y)L1L2L3具体算法：已知三个点的位置坐标p1(0,0)，p2(x2,0)，p3(x3,y3)，且知未知点距离已知点的距离L1,L2,L3计算出公共区域的3个交点坐标Ci(x_ci,y_ci),i=1,2,3。将该区域近似为三角形，此三角形重心坐标被认为是未知点的位置坐标X=∑(x_ci)/3，Y=∑(y_ci)/3，i=1,2,3。C2(x_c2,y_c2)C3(x_c3,y_c3)C1(x_c1,y_c1)HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page11位置场强指纹定位方法定位过程线下阶段：位置场强指纹采样网络采集终端信号场强RSSI,将终端物理位置与多个AP采集的场强值绑定，形成场强指纹库位置场强指纹：终端物理位置（x,y）与场强值对应的关联的量化信息。位置坐标（x,y）Ap_macRSSI_AVG(x1,y1)Ap1_mac-45dbAp2_mac-58dbAp3_mac-65dbApi_mac-70db(x2,y2)………。。。。。。定位手机采样手机空口全信道probe帧APAPAPAP定位引擎位置指纹库采样位置（X1,Y1）线上阶段：实时定位AP采集当前终端报文，实时产生定位报文（包含RSSI）上报到定位服务器；定位服务器根据匹配搜索算法（指纹匹配算法，三点定位，位置修正等），输出终端当前的物理位置存储APAP无线数据帧、probe帧AP{位置，AP_mac，RSSI}定位引擎AP{？位置，手机mac，AP_mac，RSSI}搜索匹配采样阶段定位阶段三个最佳采样点位置三点定位，输出当前{位置，手机mac}HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page12定位引擎计算过程输入输出Sta_mac,AP1{RSSI1，RSSI2，RSSIn},…Sta_mac,APi{RSSI1，RSSI2，RSSIn}场强值预处理位置修正处理Sta_mac,位置(X,Y)三点定位算法位置指纹数据库（匹配搜索算法）概率最大的三个采样点位置坐标终端位置（X,Y）Sta_mac,APi{RSSI均值）HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page13位置场强指纹采样阶段采样场景：包括走廊（过道）采样、进出房间采样走廊采样：在所有需要定位的走廊（过道），按照顺时针、逆时针，每隔2-3米，采样一次；进出房间采样：按照进入、走出店铺2个方案，分别在店铺门外1-2m，门内1-2m，店铺内部中心位置（一般距离门口超过5m左右），采样即可。（其余地点不需采样）WLAN网络被定位终端采样终端定位服务器总部安卓系统，安装WLAN扫描软件安装采样软件，内嵌现场地图实时发送proberequest无线帧，刺激ap产生rssi场强报文本地定位服务器PE12Ap上报场强RSSI到本地定位服务器3通过WLAN网络，实时将将采集点场强值RSSI与地图坐标绑定，传给PE4PE生成采样文件walk5采样文件walk，生成校对后的位置指纹数据文件PE重新加载指纹文件即可支持后续在线定位。6地图位置编号位置坐标（X,Y）对应(AP，RSSI)地图id12（1122，1335）AP1_macRSSI1，RSSI2，。。。RSSInAPi_macRSSI1，RSSI2，。。。RSSIn位置场强指纹库HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page14无线空口实时定位阶段AP_MACSTA_MACRSSIAPAC后台应用侧网络侧终端侧第三方定位服务器（地图服务器）实时定位过程：1.3个及以上AP收到STA业务数据（或probe帧），生成RSSI场强报文2.通过华为私有协议接口上送到定位服务器3.定位服务器根据事先采样生成RSSI场强指纹数据库{sta_位置，{AP1_mac,RSSI_ap1},{AP1_mac,RSSI_ap1},{AP1_mac,RSSI_ap1}}，根据上报的场强报文进行比对计算，计算出sta的位置；4.Sta位置通过app后台服务器，发到手机app客户端软件，实时显示华为私有协议接口probe、dada帧HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page15WLAN定位方案总体架构1、终端层：智能手机、pad、笔记本如需导航定位、精准推送则必须安装app客户端；2、网络层：AP和AC•AP采集两类报文（proberequest帧、data帧）触发产生RSSI场强信息并上报到定位服务器•两种上报场强方式：AP直接上报、AC中转上报3、服务器层：定位服务器、地图服务器，后台管理工具1）定位服务器与地图服务器配合，根据场强位置指纹数据库，计算出终端的位置；2）后台管理工具负责地图数据更新、定位服务器升级/补丁等；4、定位应用层：导航定位、实时监控、客流分析、精准推送终端位置信息{Sta_mac,位置坐标（x,y）,地图id}服务器层网络层终端层智能手机pad笔记本APAC定位服务器(地图服务器)定位应用层导航定位精准推送客流分析实时监控直接上报RSSI场强报文AC中转上报RSSI场强报文Wlan无线帧（probe、data）802.11协议华为私有协议北向接口私有协议后台管理工具私有协议HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page16WLAN定位方案工作流程定位算法终端AP无线帧射频空口APAPRSSI信息位置坐标（x,y）位置监控系统LBS应用客流分析精准推送实时导航导航地图展现收集此无线帧生成RSSI场强值报文封装无线帧传播定位报文上送（华为私有协议）指纹匹配算法计算终端位置输出HUAWEITECHNOLOGIESCO.,LTD.华为保密信息，未经授权禁止扩散Page17WLAN定位方案部署1.定位服务器和地图服务器:本地部署，接收AP/AC上报的定位场强报文，计算终端位置；2.无线网络：根据定位精度、无线业务类型、所需业务带宽，分为三种部署方式：同频混合：一种AP【工作信道相同】同频叠加：业务AP【工作信道相同】+定位AP异频叠加：业务AP【工作信道不同】+定位AP3.有线网络：包括交换机、防火墙、上网行为管理设备。4.定位终端：包括智能手机（苹果、安卓）、PAD（Ipad/安卓）、笔记本。如需要定位导航，终端需安装app客户端软件，用来显示定位位置。5.网络后台系统：包括集中认证服务器,网管系统AP交换机AC定位服务器（地图服务器