新力维WIFI模块——迎接物联网新时代的到来

物联网新应用 wi-fi rtls
wireless lan 中文名无线局域网，简称wlan，其zui主要的组网技术之一，基于国际
通用的ieee 802.11标准。又叫做wireless fidelity简称wi-fi，俗称无线宽带网。
作为目前无线ip传输的成熟技术，由于其具有传输距离远、带宽高、组网容易等特
点，使wi-fi网络迅速普及，在办公大楼、家庭、码头、仓库、商店、学校、机场、
等地方随处可见。在这种网络普及的背后，优频科技通过技术突破，实现在现有
的wi-fi网络上，实现物联网应用功能----射频识别（rfid）、实时定位（rtls）、
无线传感（wsn）等。通过超低功耗wi-fi技术，解决了传统wi-fi产品高功耗的缺点，
是一项短距离无线通讯的突破性技术。同时可以代替zigbee、蓝牙、有源rfid等无
线产品，市场前景非常广阔。
一、技术突破：
     普通的wi－fi设计zui大特点是高速率传输。低功耗wi-fi 的方式则主要
采用：
1、低发射功耗：物联网应用可以减少距离和降低速率，发射电流可以降到100毫安
以下。尽管目前的功耗还是比有源rfid和zigbee高，但一些wi-fi芯片厂家正在
研究新一代物联网应用的芯片。我们期待不久的将来市场上会出现更低功耗的wi-fi
芯片，取代zigbee、蓝牙、有源rfid。
2、引入电源管理：发射完后进入休眠状态，电流只有几微安。
3、简化wi-fi的通讯协议：一般wi-fi的协议需要几次交换建立通信，并且采用
tcp/ip协议传输数据。而物联网应用不需要进行频繁数据交换，可以采用wi-fi
底层的协议实现物联网所需的功能，这样就减少了发射和接收的次数，实现省电的
目的。
4、增加触发机制：比如采用震动传感器，只有运动中才发射；或者使用125khz低频
触发器或915mhz无源rfid读写器，只有进入触发区域才发射。
基于上述低功耗wi-fi技术设计的wi-fi电子标签，电池寿命可以高达几年以上。
二、系统组成
优频科技研发的wi-fi物联网系统包括：
1）wi-fi标签、wi-fi传感器、wi-fi手机、wi-fi手持终端等；
2）wi-fi接入点，英文是access point，简称ap；
3）后台监控管理软件。
rtls系统通过wi-fi标签或终端用于资产、人员或车辆，可以实现以下几个功能：
 1、自动识别：在部署了无线ap 的区域，系统可以扫描到wi-fi终端的mac地址。
mac地址作为唯一的id号，识别佩戴有标签的人或物。wi-fi的识别距离较大，一般
室外300米，在空旷区域中的实测结果显示zui远可以达到800米。 wi-fi协议本身带
有防冲突机制，实测200个标签放在一起，每个标签在同一信道上1秒发射1次，3秒
内1个ap可以全部识别。
2、实时定位系统：英文是real time locating systems,简称rtls。在wi-fi
覆盖的区域内，系统可以确定带有wi-fi标签的人或物的位置。
通常wi-fi定位算法是基于ap接收到wi-fi信号的强度（rssi）。在覆盖无线局域网的
地方，wi-fi标签周期性地发出信号，无线局域网ap接收到信号后，将信号传送给定
位服务器。定位服务器根据信号的强弱判断出标签距离ap的位置，通过标签到至少
3个ap的距离可以算出标签的位置，并通过电子地图显示。这是传统的三角定位原理。
在室内或有障碍环境中，wi-fi 无线信号通常会经过反射后才到达接收器，而非一
条径直的路径，这样就给定位计算带来了很大的误差，这种现象叫多路径效应。因为
室内空间的障碍物会造成多路径干扰,导致讯号变化较大,所以传统的三角定位法不适
用于室内环境。采用基于rf指纹识别（fingerprinting）的定位
方法可以提供定位精度。在定位区域内设置多个采样点，将定位终端放在这几个采
样点上，利用信号纹和相对应的位置信息建立起数据库后，定位系统根据实时收集
到的信号特征，就能计算位置了。人体对标签信号发射是有干扰的，优频科技的
定位系统采用历史移动轨迹、增加ap定位器、修正信号突变等方法尽量在算法
上降低人为干扰带来的定位误差。
3、无线传感：除了id号和位置信息，系统还可以感知人或物的状态，比如温度、
湿度、加速度等等。wi-fi传感可以利用现有的wi-fi 网络，有ap的任何场所都能
成为传感器网络区域，这将能够极大的节约硬件成本。同时由于无所不在的wi-fi
网络所提供的架构，使得wi-fi传感器具有良好的设备互操作性和快速安装等优势，
有助于投资回报(roi)和总拥有成本(tco)上利益的zui大化。wi-fi传感器不仅可以
通过ap建立网络，而且也可以实现自组网。
4、物联通讯：消费类电子产品是推动wi-fi发展的主要因素，比如越来越多的数码
相机、电视、机顶盒、鼠标、键盘、耳机、电子相框将wi-fi作为标配功能。--目前
已经有超过50%的手机内置wi-fi芯片。这些内置wi-fi芯片的设备可以通过一个标
准的、普及的网络进行通讯，从而实现真正意义上物物相联。
三、wi-fi物联网优势
wi－fi物联网系统可以充分的利用现有已普及的wi－fi 网络资源，特别是电信运营
商大量部署的“无线城市”网。与3g网络无缝对接来部署和实施，将大大节约网络
建设投入，可避免重复建设。市场上不断涌现的各种wi－fi 设备，比如wi－fi手
机、笔记本电脑、无线家电等，增强了采用wi-fi的易用性和广泛应用的基础。其他
无线技术，像rfid、zigbee、蓝牙等都不具备wi-fi的低成本、已广泛部署等优势，
难以大规模布网，无法满足物联网应用随机接入、普遍使用等全方位要求。wi-fi网
络的优势有：
1、 普及性：目前随着“无线城市”概念的发展和推广，wi-fi网络部署随处可见，
可以利用已铺设的wi-fi网络，避免网络的重复建设。
2、标准化：wi-fi网络采用全球通用标准通讯协议，所有支持wi-fi通讯协议标准
的终端均可利用。而rfid的标签与读写器之间的通讯协议为各厂家的私有协议，
不能通用。
3、易安装：组建wi-fi网络简便，ap之间通过无线方式互联，无需布线，极大的
减少了人工和布线的成本，施工简单方便。
4、易管理：大量的ap可以通过专业的集中网管来实现远程管理。
5、集成性：和企业现有网络以及管理系统集成一体。
6、多功能：可以将定位、语音通讯、数据传输、视频等通过一个网络实现。
7、安全性：wi-fi支持wep、wpa、wpa2等加密方式。
四、wi-fi物联网应用
wi-fi物联网在国外应用广泛，比如医院、港口、工厂、矿山等。在国内的应用已
经起步，优频科技已经在国内众多领域建立了众多行业应用案例，应用主要有以下
几个方面：
> 监狱看守所：通过警员和在押人员位置定位以及报警条件的设置，当在押人员
离开指定范围或单独行动，产生报警并联动视频，使警员第一时间掌握事发地点
情况。优化了警员日常的工作流程，使其更加规范化，防止了由于人为因素忽略
的隐患，大大减少异常事件发生。
> 矿山井下定位：wi-fi定位系统结合wi-fi手机实现功能：人员、车辆和工具的实时
定位系统和考勤；wi-fi无线井下环境参数实时监控传感；无线车辆识别监控系
统及采煤量监控；wi-fi无线语音和数据通信；wi-fi无线视频监控。
> 变电站巡检：实时显示巡检人员室内外的位置，实现信息查询、巡检次数、时间报
表生成，指定任务及行走路线，当路线出现错误时，将提示报警。
> 工厂仓储资产管理：工厂、仓库设备、工具和部件众多，经常会不小心将重要工具
放错地方，到急需使用时不能很快找到，仓库中物品的堆放有固定的位置，一旦搞
错在去一个一个查找是非常费时费力的事情。使用无线实时定位系统，就可以很轻
松地解决这个问题。
> wi-fi手机或手持终端的定位应用：wi-fi手机可扫描wi-fi定位卡，可在任何地方
监测周围配有定位卡的人或物，一旦离开较远即触发报警；将wi-fi定位卡绑定展
品或商品，持wi-fi手机接近该物品，手机上即触发多媒体信息播放，包括物品介
绍、广告等。
> wi-fi物联网在养老院、游乐场、展馆、小区、医院等也有应用。
 
五、未来的发展趋势
，无论从网络、终端还是整个系统来看，wi-fi物联网的优势都明显超越了
其他无线网络，可以说是wi-fi技术中走在zui前沿的家族新成员。随着wi-fi低功耗技
术的成熟与发展，它必然成为物联网中短距离无线通讯的主要技术。在未来的几年
内，wi-fi的网络将越来越普及，wi-fi的设备将越来越多，wi-fi物联网的应用将越
来越丰富：
·移动电信运营商正在大力建设＂无线城市＂，今后wi-fi将覆盖整个城市，汽车上
配有wi-fi终端不仅可以进行语音和视频通讯，而且还可以识别定位并且实时采集汽
车和环境的状态数据，实现＂智能交通＂；
·鼠标和键盘等设备上带有wi-fi，不仅可以控制附件的计算机，还可以控制wi-fi
覆盖范围内的设备;
·wi-fi手机遥控器：控制和获取各类家电、仪器、设备，汽车的信息;
·wi-fi手机传感器：获取人体或周围环境状态，比如测量血压、心率、体温等设备
的数据;
·wi-fi手机和外围设备鼠标、键盘、显示器等设备交互，比如手机的图像可以转
到大的显示屏上;
·在家庭中wi-fi网络使用也很普及，除了无线上网外，还可以实现贵重物品跟踪，
无线遥控电器；在小区中实现儿童和宠物定位等。