1.2.3 无线局域网定位系统

无线局域网定位系统采用基于电气电子工程师学会（IEEE）802.11标准的定位技术，其中，IEEE 802.11标准简称为Wi-Fi。基于Wi-Fi的室内定位技术具有部署简单、易于实现、抗干扰能力强且定位精度较高等优势。它利用附近Wi-Fi和其他无线接入点来发现设备所在的位置，结合某些相关算法来确定目标位置。基于Wi-Fi的室内定位技术的演进过程大致划分为以下3个阶段。第1个阶段，1999年，3个最初的Wi-Fi版本只支持基于通信信号的接收信号强度指示（RSSI）进行指纹匹配或三边定位；IEEE 802.11a采用正交频分复用（OFDM）调制技术，与RSSI相比，可以提供更多信息维度的信道状态信息（CSI），能够获得亚米级的指纹定位精度。第2个阶段，2009年发布的IEEE 802.11n标准，支持多输入多输出（MIMO）技术，从而支持基于AoA的三角定位，能够获得米级定位精度。第3个阶段，IEEE 802.11-2016标准之后，Wi-Fi新增加了精细时间测量（FTM）量，从而支持RTT与RSSI融合的定位算法，获得更为准确的距离测量量，并进一步与AoA结合，在小范围内提供亚米级定位精度。

基于Wi-Fi的室内定位技术主要分为4种。基于RSSI的定位技术、指纹定位技术、基于AoA的定位技术和基于到达时间（TOA）的定位技术。基于RSSI的定位技术需要测量客户端设备接收到的多个不同接入点的信号强度，然后利用传播模型解算出客户端设备与接入点之间的距离，再根据三边测量法估计位置。虽然这种定位技术容易实现，但不能提供较高的定位精度。指纹定位技术可以分为以下两个阶段，即离线阶段和在线跟踪阶段：离线阶段通过探测接收信号强度建立RSSI指纹库；在线跟踪阶段将在未知位置上测量的RSSI向量与指纹库数据进行比较，并返回最接近的匹配项作为估计的用户位置。指纹定位精度取决于数据库的大小和系统针对环境变化的不断校准。基于AoA的定位技术通过感知其他设备发送信号的到达角度，利用三角测量方法来解算客户端的位置，这种技术通常比其他技术更准确，但需要特殊的硬件才能部署。基于TOA的定位技术使用无线接口提供的时间戳计算信号的RTT，从而估计客户端设备与接入点之间的距离，然后利用三边测量技术来解算客户端位置。基于Wi-Fi的室内定位技术的问题在于Wi-Fi标准面向无线局域网网络设计，信号覆盖范围为10m量级，且不具有类似于蓝牙信标的小型化节点，导致进行大范围覆盖需要极高的建设成本。