医疗行业无线定位技术

《医疗行业无线定位技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于WLAN的无线定位技术及其在医疗网络中的应用文/胡志刚随着IT技术的快速发展，WLAN技术由于带宽高、覆盖广、安全性高、绿色环保、承载业务类型丰富，开始逐步在医疗行业规模部署。与此同时，随着物联网技术的发展，RFID技术在医疗行业也开始普及，而基于WLAN的无线定位技术在满足医院无线覆盖的基础上，提供了强大的定位功能，像婴儿防盗、特殊病人管理、资产管理等一系列丰富的功能在国内也逐步开展。无线定位的原理根据麦克斯韦方程，无线电波在自由空间的传播损耗L0为：L0(dB)=10Lg（PT/PR）=32.45+20Lgf(MHz)+20LgR(km)-GT(dB)-GR(dB)据此

2、计算，WLAN在空间的衰减在空旷空间处每6dB场强改变将产生两倍距离的变化（见图1）。图1无线信号理论传播模型因此，只要知道发射功率（PT）、特定距离的接受信号强度（PR），以及某点的信号强度（P0），就可以计算出该点到AP的距离（R）。而只要知道该点距离3个AP的距离即可确定该点的位置。如图2所示。图2无线定位原理无线定位的算法当然，实际环境尤其是室内环境中存在各种各样的障碍，因此无线电信号的衰减和自由空间的衰减模型不会完全一致，因此基于WLAN的定位要区分室内和室外环境，来采取不同的定位方法。1.RSSI指纹定位法室内环境由于存在很多的障碍，同时室内区域的AP部署比较密集，

3、因此在进行无线定位时，不能采用简单的三角定位，而是采用RSSI（ReceivedSignalStrengthIndication）指纹算法。使用这种算法时，会根据AP的部署位置，选取合理的路径，在路径上的采样点，采集环境中所有的信号强度，然后根据信号强度，算出每个AP的RSSI地图，最后根据这些RSSI信号图，合成RSSI指纹图，如图3所示。在实际定位过程中，系统根据在需要定位的点收集到的信号强度，然后和RSSI指纹图进行比较，就可计算出定位点的位置。在AP位置布置合理和采样合理的情况下，基于RSSI的无线定位可以实现2-5米的定位精度，并且由于采用了指纹算法，具有较强的抗无线

4、信号漂移的能力。图3RSSI指纹定位原理1.TDOA定位算法在室外环境中，AP部署较为稀疏，如果采用RSSI指纹算法，将不能获取精确的RSSI指纹，定位模型建立不准确，因而无法保证定位的精度。因此室外无线定位采用TDOA（TimeDifferenceofArrival,到达时间差）算法，TDOA是通过检测信号到达两个基站的时间差，而不是到达的绝对时间来确定移动台的位置，降低了时间同步要求。采用三个不同的基站可以测到两个TDOA，移动站位于两个TDOA决定的双曲线的交点上。图4TDOA定位原理TDOA算法是对TOA算法的改进，它不是直接利用信号到达时间，而是用多个基站接收到信号的

5、时间差来确定终端位置，与TOA算法相比它不需要加入专门的时间戳，定位精度也有所提高。TDOA算法需要各个AP之间时钟同步，当然AP也可以从相邻的AP进行时钟同步。当然由于多径效应的存在，直接依靠TDOA的数据计算出的位置可能会出现很大的误差，因此无线定位系统还需要有RSSI定位算法类似的学习功能，以便根据周边环境建立更为准确的模型。无线定位的实现方式前面提到，无论RSSI还是TDOA算法，都需要测量无线信号，然后分析无线信号，和前期建立的模型进行比对，才能实现定位功能。因此，根据测量信号方式的不同，无线定位分为两种方法，一种是终端收集AP的信号，送给后台服务器进行定位，另外一种

6、是AP收集终端的信号送给定位服务器进行定位。终端收集AP信号进行定位时，终端需要实时监测环境中的AP信号，然后终端直接把信号数据发送给定位服务器，定位服务器根据终端收集到的AP信号，计算出被定位设备的位置。在这种方法中，AP除了发射无线信号外，设备主要功能是提供被定位设备和定位服务器之间的通道，所以对无线网络没有明显的要求，因此AP可以是胖AP，也可以是瘦AP，还可以是不同厂家的AP。但这种方案中，被定位设备（终端）既要收集周边AP的信号，又要把收集来的数据发给定位服务器，被定位设备要具有完整的无线终端通信能力，因此对被定位设备要求较高。在AP收集终端信号的定位方法中，AP实时

7、收集被定位终端的的信号，然后通过专门的协议格式把收到的数据发给定位服务器，定位服务器根据收集到的信号，计算出被定位设备的位置。在这种方法中，被定位设备的功能要求非常简单，不需要和后台设备进行通信，只需要在进行定位时，发出携带自身信息的Beacon帧即可，因此，被定位设备的功能可以非常简单；而对于WLAN网络来说，除了要收集被定位设备的信号，还需要和定位服务器直接通信，因此无线设备必须和无线设备之间开发专门的接口才能实现定位功能。无线定位解决方案AeroScout是全球领先的无线定位解决方案厂