重庆邮电大学本科毕业设计（论文）
图1.2.1 室内定位系统原理图
二、室内定位系统的定位方法
在室内定位系统中，设备间距离或角度的测量方法主要有：信号到达时间（Time Of Arrival，TOA）、信号到达时间差（Time Difference Of Arrival，TDOA）、信号到达角度（Angle Of Arrival，AOA）和接收信号强度（Received Signal Strength，RSS ）。
①TOA技术
通过测量移动台发出的定位信号到达多个基站的传播时间来确定移动台的位置。 ②TDOA技术
通过测量移动台发出的定位信号到达多个基站的传播时间差来确定移动台的位置，降低了时间同步要求。
③AOA技术
基站通过阵列天线测出接收信号从移动设备到两个以上基站的传输路径的电波入射角获得位置信息的。
④RSS技术
信号强度法（RSS）通过计算信号的传播损耗，使用理论或者经验模型来将传播损耗转化为距离。在自由空间中，距发射机d处的天线接收到的信号强度可由下式给出：
pr(d)?pt?gt*gr*?2/(4?)2d2 公式(1.2.1)
其中pt是发射机功率，gt是发射天线增益，gr代表接收天线增益，?是信号波长，d是发射与接收设备之间的距离，pr是接收机接收到的信号功率。
由上式可知，在自由空间中，接收功率随收发设备间距离的平方衰减。然而，上述公式只是理想模型，实际应用中要复杂的多。例如在复杂的室内环境中，反射、多径传播、天线增益等都会使相同的距离产生不同的传播损耗。
基于接收信号强度（RSS）的无线局域网定位是根据接收信号强度随距离变化而
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变化的规律进行定位，与TOA、TDOA和AOA无线局域网定位技术相比，它不需要添加额外的硬件设备来进行精确的时间同步和角度测量，能充分利用现有的无线网络基础设施，从而大大降低了成本，因而成为室内定位技术的研究热点。本论文的研究方法也主要是通过RSS来实现的。
第三节 WLAN定位技术
一、WLAN定位技术的简介
无线局域网络，是一种利用射频（Radio Frequency，RF）技术进行据传输的系统，该技术的出现绝不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，实现无网线、无距离限制的通畅网络。
目前WLAN所包含的协议标准有：IEEE802．11b协议、IEEE802．11a协议、IEEE802.11g协议、IEEE802.11E 协议、IEEE802.11i协议、无线应用协议(WAP)?
WLAN的IEEE802.11a 标准使用5 GHz 频段，支持的最大速度为54M，而IEEE802.11b 和 IEEE802.11g 标准使用 2.4 GHz 频段，分别支持最大11M 和54M 的速度?工作于2.4GHz频带是不需要执照的，该频段属于工业、教育、医疗等专用频段，是公开的，工作于5.15—8.825GHz频带需要执照的?
二、WLAN的工作原理
WLAN的物理组成结构由站(Station,STA)、无线传输介质(Wireless Transmission Medium,WM)、无线接入点AP和分布式系统(Distribution System，DS)等几部分组成。
WLAN由无线网卡、接入控制器设备(Access Controller，AC)、无线接入点(Access Point，AP)、计算机和有关设备组成。下面以最广泛使用的无线网卡为例说明WLAN的工作原理。
一个无线网卡主要包括网卡单元（NIC）、扩频通信机和天线三个组成功能块。
网卡单元属于数据链路层，由它负责建立主机与物理层之间的连接。扩频通信机与物理层建立了对应关系，实现无线电信号的接收与发射。
当计算机要接收信息时，扩频通信机通过网络天线接收信息，并对该信息进行处理，判断是否要发给NIC，如果是，则将信息帧发送给NIC，否则丢弃。如果扩频通信机发现接收到的信息有错，则通过天线发送给对方一个出错信息，通知发送端重新
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发送此信息帧。
当计算机要发送信息时，主机先将待发送的信息传送给NIC，由NIC首先监测信道是否空闲，若空闲立即发送，否则暂不发送，并继续监测。
三、WLAN的网络结构
IEEE802.11b协议无线局域网的带宽最高可达11M，比两年前刚批准的IEEE802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域。另外，也可根据实际情况采用5.5M、2 M和1 M带宽，实际的工作速度在5M/s左右，与普通规格有线局域网几乎是处于同一水平。作为公司内部的设施，可以基本满足使用要求。IEEE 802.11b使用的是开放的2.4GHz频段，不需要申请就可使用。既可作为对有线网络的补充，也可独立组网，从而使网络用户摆脱网线的束缚，实现真正意义上的移动应用。
IEEE802.11b协议无线局域网由于其便利性和可伸缩性，特别适用于小型办公环境和家庭网络。在室内环境中，针对不同的实际情况可以有不同的典型解决方案
下面我们就以IEEE802.11b协议的WLAN网络结构做一个简单的举例。WLAN使用的端口访问技术IEEE 802.11b标准支持两种网络结构：
1.中心结构化网络结构
所有工作站都直接与AP无线连接，由AP承担无线通信的管理及与有线网络连接的工作，是理想的低功耗工作方式。可以通过放置多个AP来扩展无线覆盖范围，并允许便携机在不同AP之间漫游，如图1.3.1所示。目前实际应用的WLAN建网方案中，一般采用这种结构，同时考虑到安全因素，AP必须和交换机各端口进行两层隔离。交换机采用IEEE 802.1Q标准的VLAN（虚拟局域网）方式。VLAN对接入交换机每一端口的AP都必须分配一个网内唯一的VLAN ID。
图1.3.1 有中心结构的WLAN网络拓扑图
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2.无中心对等网络结构(Peer to peer)
允许各台计算机在无线网络所覆盖的范围内移动并自动建立点到点的连接。它要求网络中任意两个站点均可直接通信,且站点之间的关系是对等的。如图1.3.2所示。
图1.3.2 无中心结构WLAN网络拓扑图
四、WLAN室内传播的影响因素
信道是信源和信宿之间信息传递的通路，它是通过传输媒体或传输介质来实现的。信道类型主要有有线信道和无线信道两种。无线信道是一种非常复杂的信道,其特性与特定的场所密切相关。
WLAN室内环境中无线电波传播过程中的影响因素为：
①由于室内复杂环境结构对信号的反射、折射和散射等的影响，发射信号通过多径传输到达接收机，使得信号波动剧烈。
②无线局域网应用的主流标准IEEE802.11b和IEEE802.11a都工作在2.4GHz频段。2.4GHz频段是无需许可证就可使用的频段，这加速了这个频段的广泛使用,也带来了一些问题。蓝牙设备、微波炉和另外的一些设备都工作在这个频段，所以这些都是一些干扰源。
③因为水和2.4GHz频率是共振频率，而人的身体70%的成分是水，故人体能够吸收这个频段的射频信号。
④由于室内环境的空气变化、温度变化和人的走动等原因，使得信号强度随时会发生变化。
因为室内多径效应、噪声、人和环境的变化对传播信号有严重的影响。且在实际中也很难用设备测量出信号的吸收影响。因为仅通过测量值很难区分信号到底有没有穿过障碍物或者收到的信号是不是经过反射的信号。因此，无线局域网信号呈现出不
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