如何使用信号强度计算距Wifi路由器的距离？

Question 1

我想计算建筑物内移动设备的确切位置（因此无法访问GPS）

我想使用至少3个固定wifi信号（我知道其位置的3个固定路由器）的信号强度（以dBm为单位）来执行此操作

Google已经做到了，我想知道他们如何根据这些数据找出确切的位置

查看本文以了解更多详细信息：http : //www.codeproject.com/Articles/63747/Exploring-GoogleGears-Wi-Fi-Geo-Locator-Secrets

Question 2

FSPL取决于两个参数：第一是无线电信号的频率；第二是无线传输距离。以下公式可以反映它们之间的关系。

FSPL (dB) = 20log10(d) + 20log10(f) + K

d = distance
f = frequency
K= constant that depends on the units used for d and f
If d is measured in kilometers, f in MHz, the formula is:

FSPL (dB) = 20log10(d)+ 20log10(f) + 32.44

根据衰落裕度公式，可用以下公式计算自由空间路径损耗。

自由空间路径损耗= Tx Power-Tx电缆损耗+ Tx天线增益+ Rx天线增益-Rx电缆损耗-Rx灵敏度-淡入余量

通过以上两个自由空间路径损耗方程，我们可以得出以km为单位的距离。

Distance (km) = 10(Free Space Path Loss – 32.44 – 20log10(f))/20

菲涅耳区是无线电波在离开天线后扩散到可视视线周围的区域。您希望视线清晰以保持强度，尤其是对于2.4GHz无线系统。这是因为2.4GHz波被水吸收，就像树木中的水一样。经验法则是菲涅耳区的60％必须没有障碍。通常，菲涅耳区20％的阻塞几乎不会给链路造成信号损失。超过40％的阻塞，信号损失将变得非常明显。

FSPLr=17.32*√(d/4f)

d = distance [km]
f = frequency [GHz]
r = radius [m]

来源：http : //www.tp-link.com/en/support/calculator/

Question 3

要计算距离，您需要信号强度和信号频率。这是Java代码：

public double calculateDistance(double signalLevelInDb, double freqInMHz) {
    double exp = (27.55 - (20 * Math.log10(freqInMHz)) + Math.abs(signalLevelInDb)) / 20.0;
    return Math.pow(10.0, exp);
}

使用的公式是：

距离= 10 ^（（27.55-（20 * log10（频率））+ signalLevel）/ 20）

示例：频率= 2412MHz，signalLevel = -57dbm，结果= 7.000397427391188m

此公式是自由空间路径损耗（FSPL）公式的转换形式。这里的距离以米为单位，频率以兆赫兹为单位。对于其他措施，您必须使用其他常数（27.55）。在此处阅读常量。

欲了解更多信息，请点击这里。

Question 4

K = 32.44
FSPL = Ptx - CLtx + AGtx + AGrx - CLrx - Prx - FM
d = 10 ^ (( FSPL - K - 20 log10( f )) / 20 )

这里：

K-常数（f以MHz和dkm为单位时为32.44，f以MHz和dm为单位时变为-27.55 ）
FSPL -自由空间路径损耗
Ptx -发射器功率dBm（最高20 dBm（100mW））
CLtx，CLrx-发射器和接收器的电缆损耗，dB（0，如果没有电缆则）
AGtx，AGrx-发射器和接收器的天线增益，dBi
Prx -接收器灵敏度dBm（低至-100 dBm（0.1pW））
FM -衰减余量，dB（大于14 dB（正常）或大于22 dB（良好））
f -信号频率，MHz
d -距离，m或km（取决于K的值）

注意：TP-Link支持站点的公式有误（存在^）。

Prx用接收到的信号强度代替以与WiFi AP保持距离。

示例： Ptx = 16 dBm，AGtx = 2 dBi，AGrx = 0，Prx = -51 dBm（接收信号强度），CLtx = 0，CLrx = 0，f = 2442 MHz（第7个802.11bgn信道），FM = 22.结果：FSPL = 47 dB，d = 2.1865 m

注意：此处的FM（淡入余量）似乎无关紧要，但由于原始公式，我将其保留。

您应该考虑一下墙壁，表http://www.liveport.com/wifi-signal-衰减可能会有所帮助。

示例：（以前的数据）+一堵木墙（从表中可以看到5 dB）。结果：FSPL = FSPL-5 dB = 44 dB，d = 1.548 m

还请注意，天线增益不会增加功率-它描述了辐射方向图的形状（全向天线时为甜甜圈，定向天线时为齐柏林飞艇等）。

这些都没有考虑到信号反射（不知道如何执行此操作）。可能也缺少噪音。因此，该数学运算可能仅对粗略距离估计有用。

Question 5

您的问题的简单答案是Triangulation。从本质上讲，这是所有GPS设备中的概念，我将阅读本文，以详细了解Google如何做到这一点：http : //www.computerworld.com/s/article/9127462/FAQ_How_Google_Latitude_locates_you_?taxonomyId=15&pageNumber= 2。

据我了解，他们使用类似于Skyhook的服务，后者是一种定位软件，可根据您的wifi /手机信号确定您的位置。为了达到其准确性，这些服务拥有大型数据库服务器，这些服务器将位置信息存储在这些手机信号塔和wifi接入点上-他们实际上是对都会区进行调查以使其保持最新状态。为了使您达到类似的目的，我假设您必须使用Skyhook之类的服务-您可以使用其SDK（http://www.skyhookwireless.com/location-technology/）。

但是，如果您想进行内部操作（例如使用自己的路由器位置），则可能必须创建一个模仿Triangulation的算法。你必须找到一种方式来获得signal_strength和mac_address设备，并使用你的路由器的位置沿着信息拿出的位置。您可以通过执行类似的操作来获取有关连接到路由器的设备的信息（http://www.makeuseof.com/tag/check-stealing-wifi/）。

Question 6

距离（km）= 10 ^（（自由空间路径损耗– 92.45 – 20log10（f））/ 20）

Question 7

通常，由于多径干扰，这是一种非常糟糕的处理方式。绝对比编码问题更多是RF工程问题。

Tl; dr，从墙壁，人，地板等反弹后，wifi的RF能量会散布到不同的方向。除非通过空置的wifi信标在空荡荡的房间里，否则无法通过三角测量来告诉您您的位置恰到好处的地方。

Google之所以能够摆脱困境，是因为当任何Android用户（选择加入其服务）进入范围时，他们基本上可以将每个WiFi SSID的位置映射到GPS位置。这样，即使没有完美的GPS信号，下一次用户走到那里时，Google母舰也能告诉您您的位置。通常，他们会将其与糟糕的GPS信号结合使用。

我所看到的是Zigbee或BTLE设备的网格。如果您知道这些元素的布局位置，则可以使用组合的RSS相对地找出最接近的元素，然后从那里去。

Question 8

不管您是主持人。我不是以技术作家的身份写信给读者的

你们需要学会使用GPS之前的工具进行导航。诸如六分仪，八分仪，后勤人员或星盘之类的东西。

如果您从3个不同的位置接收到信号，则只需要测量信号强度并从这些位置得出一个比率即可。简单三角形计算，其中a2 + b2 = c2。信号强度越强，设备越靠近接收器。