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对WIFI定位的初步探讨

对WIFI定位的初步探讨

点击数:7129 次   录入时间:03-04 11:55:44   整理:http://www.55dianzi.com   总线技术

  对GPS定位,大家都不陌生,对WIFI定位,你了解多少呢?最近新购了一款智能手机.在室内运行手机里面的导航软件时,关闭GPS,无意中发现竟然能够被定位,定位误差约50米。这个发现很让人吃惊,由此开始了对WIFI定位的初步探讨。
  
  一、WIFI网络通信数据抓包
  
  打开手机的WLAN.通过无线宽带路由器连接到互联网,运行高德导航软件,约2s钟的时间就可以实现定位。通过网络抓包软件,抓取手机的网络通信全部数据包.172.16.1.119就是手机的lP.可以看到手机向DNS服务器168.95.1.1进行域名m.mapabc.com查询,查询出地址为211.151.71.83.然后手机和211.151.71.83之间进行了数据通信,总数据量为2kB左右。整个通信过程抓包如附图所示。
  
  二.WIFI定位的要求及实现
  
  通过在互联网上多方查找有关WIFI定位的资料,参照了xelz'sblog.并进行了整理,结合自己的WIFI定位实时网络数据抓包,自己也做了多次试验,对WIFI定位技术有了一个初步的了解。
  
  WIFI定位技术由着名无线局域网设备提供商AiresPACe公司,在2004年开发出了一种利用常规的WIF1无线网络进行个人定位系统。这种无线定位服务采用的是一种名为无线电波定位的技术,它的系统定位精度可以达到十米以内。WIFI定位精度比GPS要低.受服务范围限制,而且没有方向、速度等数据,不能导航,更不能离线使用。不过它有比GPS更优越的地方,就是在人口、楼群越密集的地方,使用的效果会更好。GPS启动时间长,在室内是无效的,天气不好的时候表现也欠佳,楼群太密集的地方也不太好用,而这些因素都被WIFI定位克服了。
  
  WIFI定位需要满足以下条件:
  
  1.WIFI热点,也就是AP,或者无线路由器,每一个无线AP都有一个全球唯一的MAC地址,并且一般来说无线AP在一段时间内是不会移动的。
  
  2.移动设备(如手机)在开启WIFI后,即可扫描并收集周围的AP信号,无论是否加密,是否已连接,甚至信号强度不足以显示在无线信号列表中,都可以获取到AP广播出来的MAC地址。
  
  3.移动设备将这些能够标示AP的数据发送到互联网上的位置服务器,服务器检索出每~个AP的地理位置,和地图数据配合,并结合每个信号的强弱程度,计算出设备的地理位置并返回到用户设备。这样的位置服务商现在来说只有Skyhook和Google两家。
  
  4.位置服务商要不断更新、补充自己的数据库,以保证数据的准确性,毕竟无线AP不像基站塔那样,基本100%不会移动。
  
  5.WIFI热点会越来越多,在城市中更趋向于空间任何一点都能接收到至少一个AP的信号,收到的AP个数越多.定位的精度就越准确。
  
  6.客户端必须支持并启用WIFI,能连上互联网。
  
  定位精度取决于WIFI路由器的密度及WIFI位置数据库的详实程度,精度大约200米。
  
  那位置服务商Skyhook和Google是怎样采集到各地AP的地理位置的数据呢?

  1.主动采集:Google的街景拍摄车还有一个重要的功能就是采集沿途的无线信号,并打上通过GPS定位出的坐标回传至服务器;Skyhook在美国及欧洲一些国家也是直接开着信号采集车采集AP和基站的信号数据,相对来说覆盖城市没有Google多。目前中国仅有少数城市有覆盖,并且他们在包括中国在内的多个国家招募有偿工作者,以协助Skyhook收集位置数据。当然你也可以直接在其网站上提交一个MAC地址。
  
  2.用户提交:通常是以静默方式向同时拥有WIFI和GPS的终端用户收集位置数据。
  
  Android手机用户在开启“使用无线网络定位”时,会提示是否允许Goo&le的定位服务手机匿名地点数据;同样的Skyhook的最大客户Ap.ple也在iPhone的UserCuide中说明,会以不能识别用户身份的方式收集位置数据。
  
  三.WIFI定位试验
  
  结合互联网上的WIFI资料,笔者变换测试位置,变换宽带路由器.取下手机卡,在无手机信号房间等方式和条件下,做了多次试验,进行了对比,测试如下:
  
  试验1:办公室里,手机能够检测到多个AP,可以正常通话。开WLAN,连接互联网,不开GPS,办公室里可以定位,定位误差约50米。
  
  试验2:与试验1地点相同,关闭手机.把手机里的SIM卡取下来,再打开手机,开WLAN。连接互联网,不开GPS,办公室里仍然可以定位.定位误差同试验l一致。
  
  试验3:与试验1在同…房间里,换用了新的宽带路由器.手机也能够定位,定位误差与试验1接近。
  
  试验4:与前面的3个试验地点在同一大楼内,此房间与试验l的房间相隔10米,房间密闭,信号屏蔽良好,此房间没有手机信号,不能进行正常手机通话,在房间里只能连到一个WIFI宽带路由器,把手机里的SIM卡取下来,不能定位。
  
  试验5:与试验4地点相同,条件完全相同,把手机里的SIM卡装上,不能定位。
  
  试验6:与试验4地点相同,把房间的厚厚的屏蔽门打开.手机能收到微弱的移动通信信号,能定位,定位误差约150米。
  
  试验7:与试验1地点相同,关闭手机的WLAN,启用手机里的移动网络数据访问功能,不开GPS,办公室里仍然可以定位,定位的地点同试验6一致,误差约150米。
  
  试验8:改变地理位置,与前面做试验的位置完全不同,不开GPS.开WLAN.连接互联网,定位误差约50米。在同~位置,不开GPS.关闭WLAN,启用手机里的移动网络数据访问功能,定位误差约150米。
  
  以上试验的对比统计如附表所示。

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  对比以上试验,可以看出,手机上的WIFI定位与手机的无线通信基站和WIFI有关系。手机将检测到的WIFI数据和移动通信网的相关数据,通过WLAN传送到互联网络上的位置服务器,位置服务器对照自己存储的移动网络基站信息,对接收到的数据进行计算.将计算结果再传回手机,实现了手机的定位功能。
  
  在WIFI密集的地区.WIFI定位更准确,在WIFI的地方.是依靠蜂窝移动通信来定位,因此,这种定位方式混合使用了WIFI定位和蜂窝移动通信网的无线定位技术。
  




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