伊海波+衛(wèi)文學(xué)

摘要：該文對現(xiàn)有室內(nèi)定位中的AP（Access Points）選擇算法進行了研究。首先，從時間、地點、方向等方面對AP信號造成的影響進行了實驗分析，得出AP選擇的重要性。其次，從國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀出發(fā)，對基于WiFi的室內(nèi)定位中AP選擇算法進行了分類和對比分析，討論算法的優(yōu)缺點，分析顯示室內(nèi)定位算法的研究注重定位精度和能源消耗之間的平衡，最終得出結(jié)論。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)定位；AP選擇；WiFi；定位精度；能源消耗

中圖分類號：TP301 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0242-03

Abstract： The paper examines the AP selection algorithms in existing indoor location schemes. Firstly， it looks into the impacts such aspects as time， location and orientation have on AP signal through experiments， showing the importance of AP selection. Secondly， based on the research both at home and abroad， this paper categorizes and compares the AP selection algorithms in Wi-Fi-based indoor location and discusses their strengths and weaknesses. The analysis shows that research on indoor location algorithms place a great emphasis on the balance between location accuracy and energy consumption. Lastly the paper arrives at conclusions.

Key words： indoor localization； Access Points select； Wireless Fidelity； location accuracy ； energy consumption

1 引言

根據(jù)無線信號與不同的地理位置進行匹配映射的關(guān)聯(lián)特點，基于WiFi指紋的室內(nèi)定位技術(shù)通過建立WiFi信號強度（RSS）和地理位置的映射關(guān)系來實現(xiàn)位置的定位，即不同地理位置上接收到的WiFi信號強度是不同的。在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，受多種因素的影響，AP信號的傳播變得非常復(fù)雜和多變，比如有氣候的變化、人體走動、多徑效應(yīng)、墻壁門窗的遮擋、其他信號干擾等因素；而實時定位的精度以及穩(wěn)定性也會受AP的性能、AP的數(shù)目、采樣點的方向、時間等多種因素的影響。這樣會導(dǎo)致AP信號指紋與地理位置的映射關(guān)系發(fā)生變化，造成定位精度大幅度的降低。因此，為了提高基于WiFi指紋的室內(nèi)定位精度和穩(wěn)定性，本文首先對影響室內(nèi)定位精度和穩(wěn)定性的因素進行了實時的分析，然后從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀出發(fā)，總結(jié)定位精度與多種因素的關(guān)系和其他方法[1-2]。

2 室內(nèi)定位的影響因素分析

基于WiFi的室內(nèi)定位由于受室內(nèi)環(huán)境的多種因素影響，室內(nèi)中人群的走動和氣候的變化影響AP的信號強度變化；受墻壁和櫥窗等障礙物的遮擋和阻隔造成AP的信號傳輸發(fā)生折射和衍射；AP信號隨著時間的推移也會發(fā)生變化[3]。為了更加深入的了解影響室內(nèi)定位的因素，本文對場景中室內(nèi)因素進行的實驗分析。實驗場景為山東科技大學(xué)J13辦公樓，包括走廊、辦公室、機房等。

2.1 AP信號強度變化情況

如圖1所示，在固定采樣點對多個AP進行采樣，然后對每個AP的信號強度進行統(tǒng)計分析，得出每個AP的信號強度變化近似成高斯分布。這對指紋庫中數(shù)據(jù)的處理與存儲有很大的幫助。

2.2 同一采樣點不同時間采集到的AP數(shù)目

如圖2所示，由于周圍環(huán)境的變化比如人員走動等因素，同一位置的不同時間接收到的AP個數(shù)也會變化。所以，構(gòu)件指紋庫和在線定位時接收的AP信號數(shù)據(jù)，應(yīng)該選擇適當(dāng)?shù)腁P進行數(shù)據(jù)過濾。

2.3 同一時間不同采樣點采集到的AP數(shù)目

在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境下，受到房間環(huán)境的干擾，一些AP信號干擾比較大，有時候不僅會出現(xiàn)波動，還可能接收不到。所以，不同位置接收到的AP數(shù)目不一樣。從圖3可以看出，不同位置接收到的AP數(shù)目在變化的，而且相鄰位置采樣感測到的AP數(shù)目也有很大不同。

2.4 AP數(shù)目對誤差的影響

圖4是對實驗環(huán)境內(nèi)定位精度的一個分析，本分析是使用簡單的確定性的KNN定位算法，在20個參考點的情況下，對指紋庫中，RSS信號強度向量的一個維度的分析。由于不同AP對定位精度的貢獻值不同，從來表現(xiàn)出定位精度的大幅變化。可以看出從維度為11到20時定位精度在3m左右。

總之，在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中，由于空間小，房間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，比如墻壁、門窗的遮擋，人員的走動等，導(dǎo)致無線信號傳播呈現(xiàn)多徑傳播效應(yīng)，使得AP信號不穩(wěn)定，變化多樣。這就給室內(nèi)定位精度的提高和定位精度的穩(wěn)定性帶來了挑戰(zhàn)，以上分析的因素就是幾個因素。所以AP選擇至關(guān)重要，AP選擇既可以大幅度的克服以上問題，又減小計算開銷。

3 AP選擇算法研究

隨著基于指紋的WLAN室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展，許多學(xué)者也提出了相應(yīng)的AP選擇算法。最簡單的AP選擇算法是將所有能接收到信號的APs都作為采樣對象，這樣可以增加指紋庫的存儲并且加大在線定位的計算量。下面總結(jié)了幾種AP選擇算法。

3.1 MaxMean方法

摘要：在二十世紀(jì)九十年代左右，世界開始進行信息時代，信息時代主要是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的，信息技術(shù)與其他行業(yè)緊密地聯(lián)系在一起，促進傳統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展。目前，很多的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)開始發(fā)展起來，已經(jīng)成為經(jīng)濟增長的推動力，實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展信息化，是時代發(fā)展的需求，也是企業(yè)自身進行發(fā)展的需求。在國民經(jīng)濟增長的過程中，信息化水平已經(jīng)成為一個國家經(jīng)濟增長的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是判斷一個國家綜合國力強弱的關(guān)鍵點。因此，世界上多數(shù)國家都將信息化建設(shè)作為本國經(jīng)濟發(fā)展的重要戰(zhàn)略目標(biāo)。隨著信息時代的不斷深入，信息化已經(jīng)滲入到各行各業(yè)的發(fā)展過程中，成為行業(yè)發(fā)展的重要支柱，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，為信息化提供更好的發(fā)展空間，成為新的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，促進電力行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：信息時代；電力系統(tǒng)；信息化

中圖分類號：TP3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）21-0238-02

在信息時代發(fā)展的過程中，各行各業(yè)和國家都開始普遍關(guān)注經(jīng)濟的發(fā)展?fàn)顩r，電力行業(yè)作為國家的壟斷行業(yè)，直接關(guān)乎到國計民生。在電力行業(yè)的發(fā)展過程中，需要對市場競爭的狀況有一定的了解，促進電力行業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)電力系統(tǒng)信息化是國家和社會普遍關(guān)注的焦點，實現(xiàn)電力系統(tǒng)信息化，有助于社會人群對國家電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀有個大致的了解。此外，實現(xiàn)電力系統(tǒng)信息化，需要建立起有效的信息監(jiān)督機制，增強各電力部門對信息化電力系統(tǒng)的管理，推動電力系統(tǒng)管理過程中的透明化。在信息時代背景下，我國的電力行業(yè)需要建立起一套以信息技術(shù)為中心的電力系統(tǒng)信息化的管理機制，不斷深化電力行業(yè)的改革，促進電力行業(yè)的長遠發(fā)展。

1 信息時代的概述

隨著計算機的產(chǎn)生，信息技術(shù)隨之發(fā)展起來。計算機具有處理速度快、處理功能強大、儲存容量大、方便快捷等特點[1：1-63]，因此，在信息處理的過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，隨著信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，信息資源的共享已經(jīng)成為資源發(fā)展的新追求?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類世界擁有了超強的信息處理機器——計算機，可以有效的促進資源的開發(fā)和利用，可以將信息資源轉(zhuǎn)化為各種知識產(chǎn)品，促進社會經(jīng)濟的發(fā)展。信息時代的出現(xiàn)，主要是以計算機為處理工具的信息技術(shù)的運用，可以有效的對信息資源進行開發(fā)、利用，促進社會經(jīng)濟的持續(xù)增長，創(chuàng)造出更多的信息資源產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的附加值。

在信息時代的發(fā)展過程中，信息技術(shù)開始與現(xiàn)代各種通信手段進行融合，開始影響人們的生活形式和生產(chǎn)勞動模式。在信息時代中，人們在實際的生活中都會用到信息資源，信息技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的完美結(jié)合，促進社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。隨著信息時代的不斷深化，信息產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟增長中占據(jù)很大的比例，為國民經(jīng)濟的增長提供了新的經(jīng)濟增長點，促進國家經(jīng)濟的快速發(fā)展。

2 在信息時代的影響下需要電力行業(yè)進行相應(yīng)的改革

2.1 電力行業(yè)的管理更加透明化

隨著信息時代的不斷深化，國家對電力行業(yè)的發(fā)展和管理越來越重視，由于電力行業(yè)在運行的過程比較復(fù)雜，增加了電力管理工作的難度。競爭作為一個行業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，通過市場競爭，可以有效的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、促進企業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新，為社會經(jīng)濟發(fā)展提供動力[2：1-56]。在社會主義市場經(jīng)濟體制下，要想實現(xiàn)我國電力行業(yè)的長遠發(fā)展，就需要對電力資源進行優(yōu)化配置，采用最低的價格，獲得最好的質(zhì)量，促進電力行業(yè)的發(fā)展。電力資源關(guān)乎國計民生，實現(xiàn)電力系統(tǒng)信息化需要對電力行業(yè)管理模式進行改變，需要對電力行業(yè)的內(nèi)部管理機制、經(jīng)營模式等方面進行改革，逐步實現(xiàn)電力行業(yè)管理的透明化，促進電力行業(yè)的發(fā)展。

2.2 為電力行業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了良好的外部環(huán)境

隨著信息時代的到來，各種通訊技術(shù)、電力技術(shù)、信息技術(shù)開始在電力行業(yè)得到廣泛的運用，為電力行業(yè)安全運營提供相應(yīng)的技術(shù)支持，也為電系統(tǒng)信息化提供豐富的信息資源，推進電力行業(yè)在生產(chǎn)、傳輸、經(jīng)營等方面管理的公正化和公開化[3：1-59]。為政府電力資源信息化管理提供依據(jù)，加大了政府對電力資源的監(jiān)控力度，提高了政府對電力資源的管理水平。在電力資源的生產(chǎn)、運營等方面，都需要利用現(xiàn)代的計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行過程監(jiān)控，提高電力行業(yè)的生產(chǎn)效率，促進電力行業(yè)的發(fā)展。

3 電力通信為電力系統(tǒng)信息化發(fā)展提供機遇

3.1 有利于建設(shè)覆蓋全國的電力信息網(wǎng)

隨著我國電力通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，在電力行業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、管理等方面都占據(jù)重要的地位，可以有效的推動電力行業(yè)的發(fā)展。目前，我國的電力通信網(wǎng)已經(jīng)覆蓋了全國大部分電力行業(yè)，隨著電力通信網(wǎng)的數(shù)字微波通信線路的不斷發(fā)展，電力通信網(wǎng)的覆蓋面也會越來越廣。有些地區(qū)的電力行業(yè)開設(shè)了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)，組建一個的電力集群移動通訊系統(tǒng)。此外，在電力資源的調(diào)度、遠程信息的傳播、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的共享等方面都建立了電力通信網(wǎng)，還設(shè)立了電力行業(yè)發(fā)展的國家電話會議網(wǎng)，有效的提高國家電力行業(yè)的管理水平。

3.2 不斷改革我國的輸變電網(wǎng)絡(luò)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力光纖通信隨之產(chǎn)生，并在電力通信行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，將電力光纖通信運用于我國的輸變電網(wǎng)絡(luò)中，提高電力資源的利用效率。目前，很多城鄉(xiāng)的輸電線路建設(shè)中，都采用電力光纖通信技術(shù)，建立許多的變電站，將發(fā)電站的信息、繼電保護情況、數(shù)據(jù)信息等方面的信息通過電力光纖通訊網(wǎng)傳遞至全國各地[4：1-57]，實現(xiàn)電力資源的管理、建設(shè)資源的共享。

3.3 豐富我國中低壓電力線資源

電力通信在電力行業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營過程中占據(jù)著重要的地位，而我國的中低壓電力線通信在市場競爭中具有獨特的優(yōu)勢，不斷完善電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)通訊設(shè)備，還在電力資源的中高壓電力纜路等方面進行發(fā)展，不斷將低壓入戶電力線路進行完善。

4 電力自動化為電力系統(tǒng)信息化提供機遇

4.1 形成全方位的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)