室内定位AP部署.docx
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室内定位AP部署.docx
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室内定位AP部署
WLAN室内定位场景部署建议
(一)
当今无线技术发展迅猛,大量形形色色的无线应用应运而生,无线定位就是其中一项重要应用,其广泛运用于民用和商业领域中。
无线定位技术是一种利用基于WiFi技术的RFID(RadioFrequencyIdentification,射频识别)和传感器等设备,实现定位、追踪和监测特定目标位置的应用技术。
运营商无线覆盖涉及商场、医院、学校等多种场景,同时运营商代建大量无线项目,无线定位在运营商建设或代建的行业、商业、医疗等场景中也可以大有所为。
应用介绍
基于无线室内定位的应用主要包括如下:
图1-1单用户行动轨迹分析
轨迹分析:
记录顾客的行动轨迹和停留时间,可按日/月/年等粒度进行累计分析,挖掘顾客的行为和消费习惯。
图1-1为某场景的示意图,图中蓝色圆点为某特定顾客的行为轨迹,圆点密集处为其停留时间较长的位置。
图1-2区域热图分析
热图分析:
记录不同区域顾客出现的累加情况,可按日/月/年等粒度进行热图呈现,用于确定热点区域。
图1-2中记录了某场景中顾客分布情况,红色区域为顾客集中处(热点区域),浅蓝色区域为顾客稀疏处。
图1-3店铺数据分析
店铺数据分析:
店铺会员、商品销售等数据(图1-3所示)结合无线定位数据,可实现到店人数、回头客、提袋率、客户分类(如金银铜牌等),用于指导店铺的销售策略等。
图1-4广告推送
广告推送:
商家非常看重的业务,系统可以实现精准的广告推送,如基于位置的广告推送,细分人群的个性推送等。
如图1-4中,某顾客位于周大福黄金饰品店附近时,基于无线定位的客户端APP推送店铺的便捷、优惠等广告信息。
图1-5室内导航
室内导航:
提供POI(PointofInterest,兴趣点)的搜索,以及路线的规划、实时导航等。
图1-5中,顾客搜索感兴趣的“FANCL”,基于无线定位的客户端APP提供位置和导航线路信息。
图1-6反向寻车
反向寻车:
扩展的导航应用,用于解决大型停车场找车难的问题。
停车时在APP上确认当前位置,购物完成后根据导航找到停车位。
系统组成
图2-1无线室内定位系统组成
无线室内定位系统由无线终端、无线设备(AC、AP)、有线网络、定位引擎和基于无线定位的上层应用组成。
AP接收(或扫描)周围无线终端发送的无线报文,收集无线终端的信息(包括无线终端MAC、APMAC、信号强度等),通过一定的协议接口直接上报给定位引擎(无需AC转发),目前业界定位引擎有智慧图、iMC、Ekahau等。
定位引擎可同时跟踪计算多大几千个无线终端,将终端的位置信息发送给基于无线定位的上层应用系统。
iMC支持基于TCP连接的接口,提供给第三方以中间件形式嵌入最终应用;智慧图提供基于webservice的API接口,第三方根据此接口进行集成。
AP部署—
(1)实施AP部署的准备
图3-1CAD等场景图纸
(一)
图3-1为某局点停车场CAD图,图中标出了车位、车道、柱子、停车场中的建筑物。
柱子:
基本都是等距离分布的,两个柱子之间的实际距离可以通过实际测量或图纸计算获取(上图中为8.4米),柱子可作为AP布点时计算两个AP之间距离的重要标识。
建筑物:
建筑物四周的蓝色线段为墙体,AP布点时需考虑墙体对无线信号的遮挡。
车道:
车道为采样和定位的区域。
图3-2CAD等场景图纸
(二)
图3-2为某局点室内步行街CAD图,图中标出了店铺、行人道、天井、镂空区域。
工程师需了解必要的CAD工具的使用并看懂常见元素的图标。
店铺:
独立的实体店。
柱子及镂空区域:
该区域上下楼层之间通透。
图3-3现场工勘
(一)
通过工勘对现场有更直观的感受,重点关注图纸与实际场景的对应关系,同时留意之间的差异。
对可能的AP布点位置进行现场查看,如层高、桥架的分布等,并照片存档以方便后期查看。
图3-3为某局点停车场现场图片,场景开放。
车道上的门栋:
门栋的下沿可能比布放AP的高度要低很多,门栋附近布放AP时需考虑其对无线信号的遮挡。
图3-4现场工勘
(二)
图3-4为某局点步行街现场图片,由行人道及两边的实体店铺组成。
行人道:
场景中的行人道、镂空区域、两边为实体店。
天井:
场景中天井,上下楼层之间通透。
图3-5现场工勘(三)
图3-5为某局百货商场现场图片,场景较开放。
店铺柜台:
小店、柜台组成,店铺之间未隔开。
天井:
场景中天井,上下楼层之间通透。
图3-6AP安装的美观要求
向用户了解AP安装有无美观上的要求,停车场一般可直接安装在桥架或附近,百货及店铺一般允许吸顶天线安装,而有些高档商场则要求较高,甚至不允许安装吸顶天线。
图3-7用户真实的定位需求
向用户了解其真实的定位需求:
哪些区域需要定位?
不同区域的定位精度?
等。
用户可能希望精度越高越好,但定位精度与AP的部署密度(成本)有一定的关系。
了解建立在无线定位上的上层应用,如反向寻车、客流分析等。
小结
本期介绍了无线室内定位的应用介绍、系统组成和实施AP部署前的准备,后续两期将介绍无线室内定位场景的AP部署原则,并对实际场景案例进行分析。
WLAN室内定位场景部署建议
(二)
上一期我们介绍了无线室内定位的应用介绍、系统组成和实施AP部署前的准备,本期将对无线室内定位场景的AP部署原则进行说明。
AP部署——
(2)AP部署原则
图13-18信号强度的距离传输衰减模型
在近距离时电磁波的强度衰弱很快,但到了一定距离后曲线变得平缓,对于定位有实际价值的是前面的一段(-75dbm以内为最佳区域)。
因为当期的定位方法是基于每个地点的强度特征不同的假设,过了-80dbm之后,考虑到信号波动的因素,可能几十米内的信号都是相同的。
图13-29信号分布
高度H:
一般在2.5~3m之间,如现场安装位置较高,需要考虑增加衰减预算。
水平距离L:
这个圆周覆盖能力(AP的定位范围)是关键指标,直接决定AP部署的密度,不同的环境这个值存在差异。
人体正反向:
正反向的信号强度相差较大(有时多达20dbm),正向的覆盖范围较大,评估该点的强度大小,通常要综合考虑方向因素。
实际定位系统对于信号强度都有最低阈值的要求,而信号强度又直接和部署密度、成本等正相关。
因而,如何确保信号强度足够强,是工程实施AP部署时的核心和焦点问题。
信号分布主要关注信号传输通路上的影响因素。
图13-310AP部署方式(辫状天线外露&吸顶天线&放置在天花板内)
优先选择自带的辫状天线;装修有要求的场合使用吸顶天线,但吸顶天线的增益一般较低,馈线对信号有衰减;尽量避免直接放置在天花板内。
图13-411AP定位范围
(一)
AP定位范围:
AP检测到无线终端的信号强度在对无线定位有效范围内(-75dbm以内为佳)。
开放场景:
较开放场景下AP的定位范围一般按20~30m计算。
不同的场景AP定位范围存在差异;相同场景下,不同的AP部署方式也存在差异。
图13-512AP定位范围
(二)
AP进店部署时的定位范围:
主要关注店铺内AP的定位范围是否包含对面和隔壁店铺。
对于中小店铺(尤其门庭开阔),店铺内AP的定位范围一般包含对面和隔壁店铺。
对于由墙壁隔开的中大型实体店,店铺内AP的定位范围一般仅包含本店铺和店铺外的行人道。
图13-613AP布点原则
(一)
Rule1+Rule2+Rule3=AP均匀分布,任意一点至少存在3个强度大于-75dbm的信号。
图13-714AP布点原则
(二)
一维定位场景:
适合隔离度高的道路,理论上只需要2个AP。
一般定位场景(开放区域):
AP呈三角均匀部署,需要3个或3个以上的AP。
图13-815AP布点原则(三)
图13-916AP工作模式及信道规划
(一)
MonitorMode:
AP按照1、6、11信道周期切换的方式扫描周围信号,可以有效、及时的上报全信道扫描到的无线报文。
此模式下无法做用户接入,且不支持终端侧导航(该模式AP不发送报文)。
AccessMode:
此模式用户可正常接入,在打开定位功能后,AP同时上报周围扫描到的报文(包括周围AP、无线客户端发送报文)。
该模式除了完成正常的报文转发工作外,还需要本地构造UDP报文并发上报定位引擎,相当于做了两份工作。
HybridMode:
此模式也按照1、6、11信道周期切换的方式扫描周围信号,不过工作信道外的两个信道驻留的时间非常短,能够上报的报文数量相对较少,因此在当前实现方式下,不推荐使用。
AP的工作模式基于设备配置。
实际部署时一般推荐Monitor和Access的混合使用。
图13-107AP工作模式及信道规划
(二)
同信道部署:
网络侧定位的基本原理为AP接收周围终端的报文,而终端是否发送报文,以什么密度发送,在什么信道上发送,这个是终端的自主行为。
根据实践经验,终端在未关联状态会快速扫描全信道,在关联状态时也会发起扫描(尤其是当前信号质量欠佳时)。
同信道部署时,终端发出的报文会同时被周围AP探测到,定位引擎不需要等待即可算出坐标,因此响应速度会快很多。
同信道部署的最大问题是同频干扰,尤其场景中接入用户较多且流量较大时,因此大面积地的同信道部署只推荐在接入需求小的场景,如停车场。
混合部署:
更多的情况下,需要考虑混合部署,即采用小块区域的同信道,以充分利用同信道的优势和减小大的冲突域;再外加一定的Monitor部署,以平衡接入流量和定位功能。
实际应用场景中,通常会提供免费接入的信号,因此有两种情况:
一是用户接入网络,这种情况会产生一定的数据流量,且会漫游到新的信道上;二是用户未接入网络,此时手机会快速扫描周围的信号。
基于以上考虑,实际场景中同信道、跨信道部署都会有一定的定位流量产生,不用太过担心定位流量太少。
小结
本期对无线室内定位场景的AP部署原则进行了说明,下一期将对实际场景案例进行分析。
WLAN室内定位场景部署建议(三)
上两期我们介绍了无线室内定位的应用介绍、系统组成和实施AP部署前的准备,并对AP部署原则进行了说明,本期将对实际场景案例进行分析。
AP部署—实际场景案例分析
图1-1停车场场景分析
(一)
确定定位区域为车道,而非停车位;定位区域同时也是采样区域,车道宽约6~7米,车道两侧都需要采样;AP部署和采样的相对位置用“柱子”来确定。
图1-2停车场场景分析
(二)
图3-19中红色代表信号最强,黄色代表信号最弱,未标注区域代表没有信号;场景隔离度较高时可以看作一维定位场景。
图1-3停车场场景分析(三)
图3-20中红色代表信号最强,黄色代表信号最弱,图中该AP的信号分布的区域很广;一般定位场景,通透性较高,信号波动性较大,定位精度不如隔离度高的场景;AP部署优先选择在路线的交叉口,信号可覆盖多条道路,不同AP信号重合度高。
图1-4停车场场景分析(四)
图3-21所示的停车场面积约30000平米,总共使用了大约50个AP,每个AP约覆盖600平米,该场景下基本可以达到平均5米的定位误差。
针对停车场的场景,可以参考上述值,并建议预留10%的富裕量作为初始估计值。
另外,由于中间区域AP定位时可相互借用,如果停车场面积相对较小,导致其边缘区域所占比例较大,还需要适当增加AP的数量。
图1-5百货场景分析
(一)
百货商场场景的特点是品牌店铺众多,但基本上在空间上是开放的,不存在一个个小房间的情况(多个物理房间的场景,可参考步行街场景)。
针对扶梯、天井等区域,在部署时为了避免定位错楼层,通常需要避开这些通透区域一定的距离。
商场内的人流量相对较高,对信号的波动有一定的影响。
图1-6百货场景分析
(二)
图3-23所示的商场面积约5000平米,总共使用了9个AP,每个AP约覆盖555平米,该场景下基本可以达到平均约5米左右的定位误差。
针对百货商场的场景,在上述参考值的基础上,建议大幅增加部署密度,如30%~50%,以提升定位精度,尤其是在不同品牌之间装修隔离度较高的情况下(不同商场装修风格相差可能较大)。
图1-7步行街场景分析
(一)
步行街场景的特点是两侧分布着多个店铺,这些店铺是独立房间隔离出来的。
步行街的定位区域主要有店铺和行人道两部分,其中店铺的定位一般不要求非常精确的坐标信息,只要落到店铺内且不漂移出即可;行人道的部署挑战主要是存在较多的通透区域,会导致不同楼层间信号强度相近,容易定位错楼层。
图1-8步行街场景分析
(二)
步行街店铺属于信号有严重隔离的场景,这种情况下影响信号的因素主要有:
墙体的衰减、商家LOGO牌匾(有些是大块的金属)、安装位置(如果有装修的话通常在天花板内)、店铺内的环境(如装修屏风、货品架等)。
通常信号在店铺内可以保证,最多能够覆盖部分行人道,在对面和隔壁店铺内基本不可用。
图1-9步行街场景分析(三)
步行街的店铺考虑到“进店”的需求,较大面积的店铺都部署了接入AP,同时提供无线接入和定位;行人道上部署MonitorAP,和店铺内的AP一起达到至少3个有效信号的要求,同时MonitorAP降低了空口的资源利用率和平衡了接入流量。
该类场景的部署密度由于信号隔离度较高,因此密度相对会较大,对于较大的店铺可以按每个店铺1个AP的方式进行部署;对于较小的店铺,2个或多个店铺部署1个AP。
具体AP部署情况需根据具体场景情况决定。
图1-10其他商场场景分析
(一)
图3-27的商场由大量中小店铺(门庭开阔)组成,测试AP部署在店铺内时定位范围包括对面和隔壁的店铺,因此基本采用AP隔店部署的方式。
区域1处现场店铺结构有变化,区域2处为两家店铺,区域3为一家店铺,这些需要细致的现场工勘。
区域4为小面积开放区域,当作一家店铺处理,不再区分区域内的品牌柜台。
图1-11其他商场场景分析
(二)
图3-28的商场由大面积开放区域和店铺两部分组成:
大面积开放区域(区域1、9、10)按照AP均匀部署的原则;店铺(区域2、3、4、5、6、7、11)按照AP进店部署。
小结
WLAN室内定位场景部署建议总共分三期,以无线室内定位的应用介绍和系统组成引入,重点介绍无线室内定位场景的AP部署,通过列举实施AP部署前的准备、讲解AP部署的原则、分析实际场景案例,增加大家无线室内定位场景的部署经验。
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- 室内 定位 AP 部署