物聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用 wi-fi rtls
wireless lan 中文名無線局域網(wǎng)，簡稱wlan，其Zui主要的組網(wǎng)技術(shù)之一，基于國際
通用的ieee 802.11標(biāo)準(zhǔn)。又叫做wireless fidelity簡稱wi-fi，俗稱無線寬帶網(wǎng)。
作為目前無線ip傳輸?shù)某墒旒夹g(shù)，由于其具有傳輸距離遠(yuǎn)、帶寬高、組網(wǎng)容易等特
點(diǎn)，使wi-fi網(wǎng)絡(luò)迅速普及，在辦公大樓、家庭、碼頭、倉庫、商店、學(xué)校、機(jī)場(chǎng)、
等地方隨處可見。在這種網(wǎng)絡(luò)普及的背后，優(yōu)頻科技通過技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有
的wi-fi網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用功能----射頻識(shí)別（rfid）、實(shí)時(shí)定位（rtls）、
無線傳感（wsn）等。通過超低功耗wi-fi技術(shù)，解決了傳統(tǒng)wi-fi產(chǎn)品高功耗的缺點(diǎn)，
是一項(xiàng)短距離無線通訊的突破性技術(shù)。同時(shí)可以代替zigbee、藍(lán)牙、有源rfid等無
線產(chǎn)品，市場(chǎng)前景非常廣闊。
一、技術(shù)突破：
     普通的wi－fi設(shè)計(jì)Zui大特點(diǎn)是高速率傳輸。低功耗wi-fi 的方式則主要
采用：
1、低發(fā)射功耗：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以減少距離和降低速率，發(fā)射電流可以降到100毫安
以下。盡管目前的功耗還是比有源rfid和zigbee高，但一些wi-fi芯片廠家正在
研究新一代物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的芯片。我們期待不久的將來市場(chǎng)上會(huì)出現(xiàn)更低功耗的wi-fi
芯片，取代zigbee、藍(lán)牙、有源rfid。
2、引入電源管理：發(fā)射完后進(jìn)入休眠狀態(tài)，電流只有幾微安。
3、簡化wi-fi的通訊協(xié)議：一般wi-fi的協(xié)議需要幾次交換建立通信，并且采用
tcp/ip協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用不需要進(jìn)行頻繁數(shù)據(jù)交換，可以采用wi-fi
底層的協(xié)議實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)所需的功能，這樣就減少了發(fā)射和接收的次數(shù)，實(shí)現(xiàn)省電的
目的。
4、增加觸發(fā)機(jī)制：比如采用震動(dòng)傳感器，只有運(yùn)動(dòng)中才發(fā)射；或者使用125khz低頻
觸發(fā)器或915mhz無源rfid讀寫器，只有進(jìn)入觸發(fā)區(qū)域才發(fā)射。
基于上述低功耗wi-fi技術(shù)設(shè)計(jì)的wi-fi電子標(biāo)簽，電池壽命可以高達(dá)幾年以上。
二、系統(tǒng)組成
優(yōu)頻科技研發(fā)的wi-fi物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)包括：
1）wi-fi標(biāo)簽、wi-fi傳感器、wi-fi手機(jī)、wi-fi手持終端等；
2）wi-fi接入點(diǎn)，英文是access point，簡稱ap；
3）后臺(tái)監(jiān)控管理軟件。
rtls系統(tǒng)通過wi-fi標(biāo)簽或終端用于資產(chǎn)、人員或車輛，可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)功能：
 1、自動(dòng)識(shí)別：在部署了無線ap 的區(qū)域，系統(tǒng)可以掃描到wi-fi終端的mac地址。
mac地址作為唯一的id號(hào)，識(shí)別佩戴有標(biāo)簽的人或物。wi-fi的識(shí)別距離較大，一般
室外300米，在空曠區(qū)域中的實(shí)測(cè)結(jié)果顯示Zui遠(yuǎn)可以達(dá)到800米。 wi-fi協(xié)議本身帶
有防沖突機(jī)制，實(shí)測(cè)200個(gè)標(biāo)簽放在一起，每個(gè)標(biāo)簽在同一信道上1秒發(fā)射1次，3秒
內(nèi)1個(gè)ap可以全部識(shí)別。
2、實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)：英文是real time locating systems,簡稱rtls。在wi-fi
覆蓋的區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)可以確定帶有wi-fi標(biāo)簽的人或物的位置。
通常wi-fi定位算法是基于ap接收到wi-fi信號(hào)的強(qiáng)度（rssi）。在覆蓋無線局域網(wǎng)的
地方，wi-fi標(biāo)簽周期性地發(fā)出信號(hào)，無線局域網(wǎng)ap接收到信號(hào)后，將信號(hào)傳送給定
位服務(wù)器。定位服務(wù)器根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)弱判斷出標(biāo)簽距離ap的位置，通過標(biāo)簽到至少
3個(gè)ap的距離可以算出標(biāo)簽的位置，并通過電子地圖顯示。這是傳統(tǒng)的三角定位原理。
在室內(nèi)或有障礙環(huán)境中，wi-fi 無線信號(hào)通常會(huì)經(jīng)過反射后才到達(dá)接收器，而非一
條徑直的路徑，這樣就給定位計(jì)算帶來了很大的誤差，這種現(xiàn)象叫多路徑效應(yīng)。因?yàn)?br>室內(nèi)空間的障礙物會(huì)造成多路徑干擾,導(dǎo)致訊號(hào)變化較大,所以傳統(tǒng)的三角定位法不適
用于室內(nèi)環(huán)境。采用基于rf指紋識(shí)別（fingerprinting）的定位
方法可以提供定位精度。在定位區(qū)域內(nèi)設(shè)置多個(gè)采樣點(diǎn)，將定位終端放在這幾個(gè)采
樣點(diǎn)上，利用信號(hào)紋和相對(duì)應(yīng)的位置信息建立起數(shù)據(jù)庫后，定位系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)收集
到的信號(hào)特征，就能計(jì)算位置了。人體對(duì)標(biāo)簽信號(hào)發(fā)射是有干擾的，優(yōu)頻科技的
定位系統(tǒng)采用歷史移動(dòng)軌跡、增加ap定位器、修正信號(hào)突變等方法盡量在算法
上降低人為干擾帶來的定位誤差。
3、無線傳感：除了id號(hào)和位置信息，系統(tǒng)還可以感知人或物的狀態(tài)，比如溫度、
濕度、加速度等等。wi-fi傳感可以利用現(xiàn)有的wi-fi 網(wǎng)絡(luò)，有ap的任何場(chǎng)所都能
成為傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，這將能夠極大的節(jié)約硬件成本。同時(shí)由于無所不在的wi-fi
網(wǎng)絡(luò)所提供的架構(gòu)，使得wi-fi傳感器具有良好的設(shè)備互操作性和快速安裝等優(yōu)勢(shì)，
有助于投資回報(bào)(roi)和總擁有成本(tco)上利益的Zui大化。wi-fi傳感器不僅可以
通過ap建立網(wǎng)絡(luò)，而且也可以實(shí)現(xiàn)自組網(wǎng)。
4、物聯(lián)通訊：消費(fèi)類電子產(chǎn)品是推動(dòng)wi-fi發(fā)展的主要因素，比如越來越多的數(shù)碼
相機(jī)、電視、機(jī)頂盒、鼠標(biāo)、鍵盤、耳機(jī)、電子相框?qū)i-fi作為標(biāo)配功能。--目前
已經(jīng)有超過50%的手機(jī)內(nèi)置wi-fi芯片。這些內(nèi)置wi-fi芯片的設(shè)備可以通過一個(gè)標(biāo)
準(zhǔn)的、普及的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上物物相聯(lián)。
三、wi-fi物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)
wi－fi物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以充分的利用現(xiàn)有已普及的wi－fi 網(wǎng)絡(luò)資源，特別是電信運(yùn)營
商大量部署的“無線城市”網(wǎng)。與3g網(wǎng)絡(luò)無縫對(duì)接來部署和實(shí)施，將大大節(jié)約網(wǎng)絡(luò)
建設(shè)投入，可避免重復(fù)建設(shè)。市場(chǎng)上不斷涌現(xiàn)的各種wi－fi 設(shè)備，比如wi－fi手
機(jī)、筆記本電腦、無線家電等，增強(qiáng)了采用wi-fi的易用性和廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。其他
無線技術(shù)，像rfid、zigbee、藍(lán)牙等都不具備wi-fi的低成本、已廣泛部署等優(yōu)勢(shì)，
難以大規(guī)模布網(wǎng)，無法滿足物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用隨機(jī)接入、普遍使用等全方位要求。wi-fi網(wǎng)
絡(luò)的優(yōu)勢(shì)有：
1、 普及性：目前隨著“無線城市”概念的發(fā)展和推廣，wi-fi網(wǎng)絡(luò)部署隨處可見，
可以利用已鋪設(shè)的wi-fi網(wǎng)絡(luò)，避免網(wǎng)絡(luò)的重復(fù)建設(shè)。
2、標(biāo)準(zhǔn)化：wi-fi網(wǎng)絡(luò)采用全球通用標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，所有支持wi-fi通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
的終端均可利用。而rfid的標(biāo)簽與讀寫器之間的通訊協(xié)議為各廠家的私有協(xié)議，
不能通用。
3、易安裝：組建wi-fi網(wǎng)絡(luò)簡便，ap之間通過無線方式互聯(lián)，無需布線，極大的
減少了人工和布線的成本，施工簡單方便。
4、易管理：大量的ap可以通過專業(yè)的集中網(wǎng)管來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。
5、集成性：和企業(yè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)以及管理系統(tǒng)集成一體。
6、多功能：可以將定位、語音通訊、數(shù)據(jù)傳輸、視頻等通過一個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。
7、安全性：wi-fi支持wep、wpa、wpa2等加密方式。
四、wi-fi物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
wi-fi物聯(lián)網(wǎng)在國外應(yīng)用廣泛，比如醫(yī)院、港口、工廠、礦山等。在國內(nèi)的應(yīng)用已
經(jīng)起步，優(yōu)頻科技已經(jīng)在國內(nèi)眾多領(lǐng)域建立了眾多行業(yè)應(yīng)用案例，應(yīng)用主要有以下
幾個(gè)方面：
> 監(jiān)獄看守所：通過警員和在押人員位置定位以及報(bào)警條件的設(shè)置，當(dāng)在押人員
離開指定范圍或單獨(dú)行動(dòng)，產(chǎn)生報(bào)警并聯(lián)動(dòng)視頻，使警員第一時(shí)間掌握事發(fā)地點(diǎn)
情況。優(yōu)化了警員日常的工作流程，使其更加規(guī)范化，防止了由于人為因素忽略
的隱患，大大減少異常事件發(fā)生。
> 礦山井下定位：wi-fi定位系統(tǒng)結(jié)合wi-fi手機(jī)實(shí)現(xiàn)功能：人員、車輛和工具的實(shí)時(shí)
定位系統(tǒng)和考勤；wi-fi無線井下環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控傳感；無線車輛識(shí)別監(jiān)控系
統(tǒng)及采煤量監(jiān)控；wi-fi無線語音和數(shù)據(jù)通信；wi-fi無線視頻監(jiān)控。
> 變電站巡檢：實(shí)時(shí)顯示巡檢人員室內(nèi)外的位置，實(shí)現(xiàn)信息查詢、巡檢次數(shù)、時(shí)間報(bào)
表生成，指定任務(wù)及行走路線，當(dāng)路線出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，將提示報(bào)警。
> 工廠倉儲(chǔ)資產(chǎn)管理：工廠、倉庫設(shè)備、工具和部件眾多，經(jīng)常會(huì)不小心將重要工具
放錯(cuò)地方，到急需使用時(shí)不能很快找到，倉庫中物品的堆放有固定的位置，一旦搞
錯(cuò)在去一個(gè)一個(gè)查找是非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力的事情。使用無線實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)，就可以很輕
松地解決這個(gè)問題。
> wi-fi手機(jī)或手持終端的定位應(yīng)用：wi-fi手機(jī)可掃描wi-fi定位卡，可在任何地方
監(jiān)測(cè)周圍配有定位卡的人或物，一旦離開較遠(yuǎn)即觸發(fā)報(bào)警；將wi-fi定位卡綁定展
品或商品，持wi-fi手機(jī)接近該物品，手機(jī)上即觸發(fā)多媒體信息播放，包括物品介
紹、廣告等。
> wi-fi物聯(lián)網(wǎng)在養(yǎng)老院、游樂場(chǎng)、展館、小區(qū)、醫(yī)院等也有應(yīng)用。
 
五、未來的發(fā)展趨勢(shì)
，無論從網(wǎng)絡(luò)、終端還是整個(gè)系統(tǒng)來看，wi-fi物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)都明顯超越了
其他無線網(wǎng)絡(luò)，可以說是wi-fi技術(shù)中走在Zui前沿的家族新成員。隨著wi-fi低功耗技
術(shù)的成熟與發(fā)展，它必然成為物聯(lián)網(wǎng)中短距離無線通訊的主要技術(shù)。在未來的幾年
內(nèi)，wi-fi的網(wǎng)絡(luò)將越來越普及，wi-fi的設(shè)備將越來越多，wi-fi物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將越
來越豐富：
·移動(dòng)電信運(yùn)營商正在大力建設(shè)＂無線城市＂，今后wi-fi將覆蓋整個(gè)城市，汽車上
配有wi-fi終端不僅可以進(jìn)行語音和視頻通訊，而且還可以識(shí)別定位并且實(shí)時(shí)采集汽
車和環(huán)境的狀態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)＂智能交通＂；
·鼠標(biāo)和鍵盤等設(shè)備上帶有wi-fi，不僅可以控制附件的計(jì)算機(jī)，還可以控制wi-fi
覆蓋范圍內(nèi)的設(shè)備;
·wi-fi手機(jī)遙控器：控制和獲取各類家電、儀器、設(shè)備，汽車的信息;
·wi-fi手機(jī)傳感器：獲取人體或周圍環(huán)境狀態(tài)，比如測(cè)量血壓、心率、體溫等設(shè)備
的數(shù)據(jù);
·wi-fi手機(jī)和外圍設(shè)備鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器等設(shè)備交互，比如手機(jī)的圖像可以轉(zhuǎn)
到大的顯示屏上;
·在家庭中wi-fi網(wǎng)絡(luò)使用也很普及，除了無線上網(wǎng)外，還可以實(shí)現(xiàn)貴重物品跟蹤，
無線遙控電器；在小區(qū)中實(shí)現(xiàn)兒童和寵物定位等。