Wi-Fi Location

　　另外，Wi-Fi聯(lián)盟力推的Wi-Fi Location也即將在2016年問(wèn)世。Wi-Fi聯(lián)盟表示，過(guò)去10年，Wi-Fi產(chǎn)品能力已顯著擴(kuò)增，包括屏幕鏡射、無(wú)縫熱點(diǎn)授權(quán)和近接感測(cè)（Proximity Awareness）等；而Wi-Fi Location計(jì)劃將很快促成利用位置資訊的新形態(tài)應(yīng)用。在Wi-Fi Location網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)，支援該技術(shù)的裝置實(shí)現(xiàn)室內(nèi)或戶外的精準(zhǔn)定位，此一能力將提供消費(fèi)者、零售商、企業(yè)和服務(wù)供應(yīng)商帶來(lái)多種益處。

　　Wi-Fi聯(lián)盟總裁暨執(zhí)行長(zhǎng)Edgar Figueroa表示，Wi-Fi成功的基礎(chǔ)是建立在一套不斷演進(jìn)的核心技術(shù)，藉由技術(shù)的持續(xù)精進(jìn)，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)容量、效能，來(lái)滿足現(xiàn)今和新興的市場(chǎng)需求，同時(shí)維持最佳的使用體驗(yàn)。

　　Wi-Fi定位技術(shù)的商業(yè)發(fā)展大約始于2002年，到2004開(kāi)始有為數(shù)眾多且較具規(guī)模的公司投入，包括Intel、Hitachi、Cisco等。

　　Wi-Fi定位技術(shù)原理與系統(tǒng)架構(gòu)

　　在Wi-Fi定位系統(tǒng)中，為了估計(jì)行動(dòng)終端裝置的位置，在定位系統(tǒng)中需要測(cè)量無(wú)線基地臺(tái)所發(fā)射的訊號(hào)強(qiáng)度，此訊號(hào)強(qiáng)度為距離的函數(shù)，在開(kāi)放的空間中此訊號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨距離以log函數(shù)式衰減。

　　Wi-Fi定位技術(shù)是以收到之無(wú)線訊號(hào)在此行動(dòng)終端上的觀察值為基礎(chǔ)。通常，在空間中某一位置的觀察值形成一種機(jī)率模型（probabilistic model），此機(jī)率模型描述了收到無(wú)線訊號(hào)的分布情形。

　　為了提供Wi-Fi定位服務(wù)，需建立空間之無(wú)線訊號(hào)分布模型，首先將空間劃分成一個(gè)個(gè)的取樣點(diǎn)，在每一取樣點(diǎn)（Sample Point）之觀察訊號(hào)的分布，基本上是趨近于其鄰近的無(wú)線訊號(hào)。為了建立每一取樣點(diǎn)這樣的機(jī)率模型，是需要從每一取樣點(diǎn)去收集無(wú)線訊號(hào)強(qiáng)度資料。

　　然而，在多數(shù)的環(huán)境里，取樣點(diǎn)的總數(shù)目很大，因此從每一取樣點(diǎn)都去收集無(wú)線訊號(hào)強(qiáng)度資料，就會(huì)變得不容易執(zhí)行。所以，一般會(huì)僅選取一些取樣點(diǎn)去執(zhí)行實(shí)際量測(cè)，然后再由模擬或?qū)W理計(jì)算來(lái)得到其它取樣點(diǎn)的訊號(hào)強(qiáng)度推估。例如，以那些實(shí)際的量測(cè)值為基礎(chǔ)，然后再來(lái)作內(nèi)插（interpolation）或外插（extrapolation）來(lái)得到其它取樣點(diǎn)的訊號(hào)強(qiáng)度推估。因此，所產(chǎn)生的訊號(hào)強(qiáng)度推估資料會(huì)與無(wú)線資料被收集的多寡和地點(diǎn)有關(guān)。

　　Wi-Fi定位系統(tǒng)通常以兩階段來(lái)處理，一為訓(xùn)練階段，另一為追蹤定位階段。訓(xùn)練階段是一離線階段，系統(tǒng)在此階段會(huì)擷取無(wú)線基地臺(tái)在各所屬區(qū)域里某些點(diǎn)的無(wú)線訊號(hào)強(qiáng)度，去收集與分析訊號(hào)的資料，以少量的取樣點(diǎn)來(lái)推估整個(gè)空間的對(duì)應(yīng)圖，亦即radio map。

　　在追蹤定位階段，行動(dòng)終端裝置利用所收到無(wú)線基地臺(tái)之訊號(hào)強(qiáng)度，與此radio map相較，然后找出最佳匹配，做為行動(dòng)終端裝置的估計(jì)位置。整體系統(tǒng)運(yùn)作方式流程如圖四所示。

　　就實(shí)測(cè)結(jié)果而言，在室內(nèi)一般穩(wěn)定的環(huán)境下，其定位準(zhǔn)確度平均可達(dá)2公尺以內(nèi)，而在室外環(huán)境，以臺(tái)北市為實(shí)測(cè)環(huán)境，其定位準(zhǔn)確度可達(dá)10～20公尺以內(nèi)。

　　Wi-Fi定位技術(shù)建置要領(lǐng)

　　在實(shí)際建置的情況下，有兩種建置型態(tài)，一為無(wú)線網(wǎng)路已布建完成之環(huán)境，另一種則是無(wú)線網(wǎng)路隨同定位系統(tǒng)一起布建之環(huán)境。在第一種情況中，由于一開(kāi)始規(guī)劃無(wú)線網(wǎng)路并非以定位需求為出發(fā)點(diǎn)，因此在導(dǎo)入定位系統(tǒng)前，應(yīng)先測(cè)試并做相當(dāng)程度的調(diào)校，才能達(dá)到預(yù)期效果。而在第二種情況下，由于無(wú)線網(wǎng)路尚未建置，且室內(nèi)外空間的環(huán)境對(duì)定位系統(tǒng)的布建具挑戰(zhàn)性，因此需事先作好完善的環(huán)境測(cè)試，以利無(wú)線網(wǎng)路布建的規(guī)劃，使得定位系統(tǒng)能夠根據(jù)個(gè)別環(huán)境的差異予以最佳化，發(fā)揮更好的定位效果。因此，不同的環(huán)境與應(yīng)用下，需采用不同策略彈性調(diào)整定位系統(tǒng)的布建。

圖八

　　在Wi-Fi定位系統(tǒng)中，由于其訊號(hào)強(qiáng)度易受不同環(huán)境之影響，其中包含溫濕度、地形、無(wú)線網(wǎng)路布建方式、室內(nèi)外等因子，而造成訊號(hào)品質(zhì)不穩(wěn)定，進(jìn)而降低定位準(zhǔn)確度。例如濕度較高的雨天環(huán)境中，由于空氣所含之水份較多，造成訊號(hào)衰減情況較為嚴(yán)重，因此產(chǎn)生定位結(jié)果飄移之狀況，降低定位效能。而在人群聚集的環(huán)境中，由于人體內(nèi)所含水份的影響，加上人群的移動(dòng)，也都會(huì)影響訊號(hào)分布的穩(wěn)定性。此外，室內(nèi)外環(huán)境變動(dòng)也會(huì)發(fā)生訊號(hào)差異，室內(nèi)變動(dòng)性較小，而室外的影響因素較多，包含：車輛的移動(dòng)、雨天晴天、地形等，皆影響著無(wú)線訊號(hào)的分布。由于不同的應(yīng)用情境對(duì)于定位效能有不同的需求，因此除了無(wú)線網(wǎng)路的布建規(guī)劃外，定位效能的調(diào)效亦顯得格外重要。以下針對(duì)可能影響整體定位系統(tǒng)效能優(yōu)劣的因素作一探討。

　　接取點(diǎn)（Access point）之影響

　　就Wi-Fi定位技術(shù)原理來(lái)說(shuō)，每個(gè)地點(diǎn)可以收到越多的訊號(hào)源，對(duì)于定位運(yùn)算會(huì)更有幫助，當(dāng)然定位結(jié)果也會(huì)更準(zhǔn)確，一般而言，若能收到3～5個(gè)以上的訊號(hào)源，就可達(dá)到不錯(cuò)的定位效果。然而，并非在所有環(huán)境下越多的訊號(hào)源，一定會(huì)有越佳的定位準(zhǔn)確度，此點(diǎn)可以由所推估的Radio Map中看出，訊號(hào)會(huì)因空間的影響而有不同的衰減程度。在定位運(yùn)算中，每一個(gè)接取點(diǎn)在同一空間中訊號(hào)分布的亂度愈高，該空間每個(gè)位置的鑒別度就愈高，進(jìn)而提升定位的準(zhǔn)確度。例如在開(kāi)闊平坦大廳中，由于阻隔物少，訊號(hào)的衰減程度小，而造成每個(gè)位置的相似性提高，將會(huì)影響定位的準(zhǔn)確度。

　　取樣點(diǎn)密度與分布

　　取樣點(diǎn)之多寡與分布在建置定位系統(tǒng)時(shí)，需要事先規(guī)劃與考量。一般來(lái)說(shuō)取樣點(diǎn)愈多，分布愈密愈廣，其定位準(zhǔn)確度愈高，但所需花費(fèi)的時(shí)間與成本也相對(duì)提升。因此應(yīng)先考量應(yīng)用情境是否要求高準(zhǔn)確度的定位結(jié)果，并調(diào)查使用環(huán)境的地形與接取點(diǎn)分布之狀況，如此方能有效規(guī)劃取樣點(diǎn)分布與密度。一般來(lái)說(shuō)，取樣點(diǎn)之密度以2～3公尺一點(diǎn)較佳。

　　空間復(fù)雜度

　　無(wú)線訊號(hào)衰減之狀況主要是看空間的復(fù)雜度而定。在開(kāi)闊空間中，相鄰兩點(diǎn)之訊號(hào)差異較小，如中庭、大廳等。反之，在一個(gè)較封閉或是隔間較為復(fù)雜的環(huán)境中，訊號(hào)差異變化較大，會(huì)有利于定位核心的運(yùn)算，但不一定會(huì)得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果?？剂康闹攸c(diǎn)在于如何創(chuàng)造出訊號(hào)的差異性，可透過(guò)無(wú)線網(wǎng)路基地臺(tái)位置的調(diào)整以及訊號(hào)發(fā)射方向的改變，增加訊號(hào)特征分布的鑒別度，以有效提升定位準(zhǔn)確度。

　　其它因素

　　在Wi-Fi定位系統(tǒng)建置上，其它考量的因素包含了行動(dòng)終端的移動(dòng)速度、無(wú)線訊號(hào)掃描的頻率、不同無(wú)線網(wǎng)卡與設(shè)備的訊號(hào)差異等因素，皆會(huì)對(duì)定位結(jié)果有所影響，因此針對(duì)特定的應(yīng)用情境，需考量這些因素的存在而加以控制。

　　2016年，各種新計(jì)劃的實(shí)施將使Wi-Fi技術(shù)得到進(jìn)一步改進(jìn)。Wi-Fi CERTIFIED? ac更新版將提供多用戶MIMO（Multi-user MIMO）等新功能，以提高性能和網(wǎng)絡(luò)容量，從而使Wi-Fi速度超越現(xiàn)在的Gb限度。這些新功能將使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)Wi-Fi CERTIFIED ac的全部潛力，通過(guò)支持更快、可擴(kuò)展性更高的運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，可幫助滿足運(yùn)營(yíng)商的需求。

　　2016年預(yù)計(jì)還將啟動(dòng)WiGig CERTIFIED?計(jì)劃，該計(jì)劃對(duì)Wi-Fi CERTIFIED ac起到了補(bǔ)充作用，將使室內(nèi)互聯(lián)具備數(shù)Gb的性能。在推出Wi-Fi HaLow?之后，Wi-Fi聯(lián)盟還將繼續(xù)推進(jìn)有關(guān)新頻段的工作，以實(shí)現(xiàn)傳送距離更長(zhǎng)和功率更低的互聯(lián)，這樣的互聯(lián)非常適合支持物聯(lián)網(wǎng)中的各種節(jié)能應(yīng)用以及其他工業(yè)應(yīng)用。為了通過(guò)豐富Wi-Fi技術(shù)以繼續(xù)推進(jìn)創(chuàng)新，Wi-Fi聯(lián)盟將與世界各地的監(jiān)管部門合作，以擴(kuò)大可用于Wi-Fi技術(shù)的頻譜范圍。