红星美凯龙基于WiFi的商场位置服务应用方案

优逸电子科技解决方案基于Wi-Fi实时定位技术红星美凯龙商场位置服务应用方案深圳市优逸电子科技有限公司2013年7月

目录1 引言 41.1 文档说明 41.2 术语与缩写解释 42 项目需求 52.1 项目背景 52.2 需求描述 52.2.1 Wi-Fi覆盖 52.2.2 店家导购 52.2.3 公共信息 62.2.4 商品信息 62.2.5 人流统计 62.2.6 寻车服务 62.2.7 基于位置的内容服务 62.3 需求分析 62.3.1 无线定位系统性能要求： 62.3.2 基于以上分析，优逸商场LBS系统提供功能如下： 72.4 方案优势 83 方案设计 93.1 设计理念 93.2 系统组成 103.3 定位原理 113.4 手持终端功能描述 133.5 LBS系统功能描述 133.5.1 Wi-Fi覆盖 133.5.2 位置服务 133.5.3 信息服务 143.5.4 电子会员 143.5.5 实时导购 153.5.6 自助寻车 153.5.7 客流统计 153.5.8 APP开发 164 方案实施 174.1 网络部署设计 174.1.1 商场AP部署图 174.1.2 ＡＰ数量计算 194.1.3 系统设备清单 194.2 网络安装 194.3 产品指标 204.3.1 AP定位器（2942） 204.3.2 优逸定位服务器软件LocatingServer 214.3.3 优逸监控软件LocatingMonitor 224.3.4 优逸AP定位器管理软件LocatorManager（限优逸定位AP适用） 234.3.5 优逸定位场景规划软件SiteSurvey 234.4 实施计划 244.4.1 实施说明 244.4.2 施工进度安排 24引言文档说明本文档为基于Wi-Fi的实时定位解决方案。术语与缩写解释缩写、术语解释APAccessPoint的缩写，即负责通讯功能的无线网络接入点。定位AP/AP定位器拥有定位功能无线网络接入点Tag/定位标签/标签基于Wi-Fi的RFID电子标签。RTLS/实时定位系统RealTimeLocationSystems的缩写，即实时定位系统。Wi-FiWirelessFidelity的缩写，又称WirelessLAN，或WLAN，即无线局域网，是IEEE802.11定义的一个无线网络通信的工业标准。项目需求项目背景红星美凯龙始于1986，做中国最好的家居品牌，26年来，从“渠道”到“平台”，从店面租赁到自己买地建商场，从一家地方家具专营店，到百MALL连锁，创造了许多个“第一”：第一个做连锁品牌；第一个做委托管理店；第一个自建商场；缔造了全世界单体最大的家居体验店，无论从规模、影响力还是品牌张力，红星美凯龙已然成为中国家居流通业的领导品牌。现今红星美凯龙的商场分布在城市的各个角落，商场之间的服务差异化不明显，对于客户忠诚度的培养也没有哪家特别突出的优势。在比拼购物环境的同时，在商场内部署免费的Wi-Fi也已成为一种趋势，如何利用商场Wi-Fi优势，提高商场的竞争力是商家共同考虑的问题。商场内分布着大量的店铺，进入商场后顾客对商场的各个店铺不熟悉，往往花费大量的时间寻找商家，进入店面后对店家的促销信息、新品推介等等都不了解，购物和消费效率不高。另外，伴随大型商场的往往是大型的地下停车库，享受完购物乐趣的顾客如何快速、便捷的找到自己的爱车也是困扰各大商场的头疼问题。优逸的商场LBS方案就是基于室内Wi-FiRTLS技术，在积累多年的室内Wi-FiRTLS经验基础上，为购物中心专门打造的方案，可以有效的解决上述问题，为商家营造现代化的温馨购物环境，赢得更多顾客。本购物广场为红星美凯龙建材市场，单层面积在100*134M，需要在商场内部建立wifi实时定位导航系统，为顾客提供人性化的购物体验。需求描述Wi-Fi覆盖 如今顾客的Wi-Fi智能设备数量越来越多，并随时携带，进入商场后，面对顾客诸多需求，需要在商场内部署免费Wi-Fi信号，让客户在购物之余享受免费Wi-Fi冲浪的乐趣。店家导购 顾客进入商场内部，面对偌大的商场和铺天盖地的商品信息，商家需要提供客户路径指导，在客户输入目的地之后，能直观地实时地指引客户到达目的地。公共信息 顾客进入商场周界包括内部时，商场需要向过往客人推送一些商场的公共信息，吸引顾客进入商场购物。商品信息 店铺新上架的商品和服务如何快速有效的告知顾客，以及顾客进入某个店铺后如何快速自动获取该店家最新的商品信息和打折优惠，我们需要建立一个商家信息促销平台。人流统计 要能够统计具体某片区域或店家的日人流量，以及停留时间等信息，以便科学管理商铺，给商户的营销方向提供科学的数据。寻车服务 顾客购物之后，往往携带较多的商品，此时亟需在最短时间内找到自己的车辆，结束购物。如何提高快速准确的找车服务。基于位置的内容服务 商场需要开发出相应的手机客户端，以积分或其他手段来培养客户的忠诚度，需要定位系统相应的接口，以便调用相关位置信息。需求分析无线定位系统性能要求：要实现移动定位，即对商场内流动人员进行定位，要求将定位时延降至最小，保障系统实时性。一般定位精度要求控制在20米范围，个别区域精度可达5-10米。能够与商场APP系统平台互联，以实现多个系统间配合。实现方式智能手机可以通过安装或不安装软件方式实现定位，具体区别如下：不安装软件：AP需要使用优逸或优逸指定的AP定位器方能实现定位。安装软件：AP使用优逸或普通AP即可以实现定位功能,普通AP不支持IOS。 基于以上分析，优逸商场LBS系统提供功能如下：WiFi上网 在商场内实现wifi全覆盖之后，顾客可以在逛购物商店的时候免费使用wifi上网。定位顾客 当使用定位服务的用户走进商场内时，Wi-Fi设备的定位软件能够显示用户所在位 置，用户通过Wi-Fi终端查询功能能够获知自身位置，某个商家的具体位置，并通过 路径导引提供服务。推送信息 商场分布大量商店，当用户手持Wi-Fi终端路过某个商店时，系统平台会根据用户所 在商店向智能终端推送广告、新品、打折等优惠信息。用户打开浏览，如对某一广告产生 关注时，可通过手持查询终端调出商品详细信息进行浏览，并相应提供路径导引服务。室内导航 用户通过自己的Wi-Fi终端（包含Wi-Fi手机、平板电脑、笔记本以及PDA）实现实时 获取商品信息。并且Wi-Fi手持设备可以随时查询关心的商家信息和相关行走路线，以 及用户 位置信息服务。人流统计 以多种直观的图表形式展现或导出指定时间段和通道的顾客数据，与收银系统对接， 更可实现转化率统计，为管理决策提供客观的数据支持。 自助寻车 顾客通过商场APP能够享受免费的自助停车、寻车服务。在偌大的停车场，手机端点 击寻车按键后，根据身处位置，自动生成到达停车位的路径，指引客户。电子巡更 商场内拥有一批专门的物业管理及安保人员，通过Wi-Fi定位，获取物业和安保人员 的位置信息，通过无线定位系统对巡更人员的巡更路线和状况进行记录，并在后台管理软 件中显示。这样可以实现对商场内定期巡更，保洁人员，包括他们的工作量统计，以此进 行科学有效管理。APP开发 提供相应的API接口，以供客户调用相关数据，以此来开发相应的APP应用。方案优势采采用Wi-Fi网络覆盖范围广，容易覆盖整个区域，设备可集中管理，维护成本低；GPS不能在室内工作；其他非Wi-Fi定位技术要单独组网，而且不能直接定位手机；可定位带有Wi-Fi的手机、平板电脑、PDA等终端，只要打开Wi-Fi使用商场APP就可以定位；采用无线信号指纹算法结合历史轨迹和辅助天线，而且采用实际环境模型考虑人体干扰等因素，实际定位精度高，可达到３－５米；传统的基于Wi-Fi的三角定位算法定位受环境和人体的干扰，根本无法稳定地实现精确定位；定位ＡＰ不影响Wi-Fi数据传输，所以定位AP可以部署很密提高定位精度；而一般AP厂商的AP都会频繁发射信号，所以部署密度不能搞；单个定位ＡＰ可以１秒内采集２５６个终端位置，定位引擎1秒内计算500-1000个位置，而且定位引擎可以扩展支持上万个定位终端；方案设计设计理念整个系统方案的设计贯穿以下原则：在设计整个系统时，本着技术先进，架构合理、产品主流、低成本、低维护量作为出发点。技术的先进性：整个系统选型，软硬件设备的配置均应符合高新技术的潮流，采用全世界最新的Wi-FiRTLS技术。架构合理：采用先进、成熟的技术来架构各个子系统，能使其安全平稳的运行，有效的消除各系统可能产生的瓶颈并通过合适的设备保证各子系统具备良好的扩展性。稳定性和安全性是我们最关心的问题，只有稳定可靠的系统才能确保各设备的正常运行。稳定性：系统基于稳定、安全、保密的大型数据库，以保证系统运行正常。具有良好的数据共享，实时故障修复，实时备份等完善的管理体系。安全性：系统采用WEP、WPA、WPA2等国际标准无线加密方式，同时标签支持数字加密技术，具有较高高安全性。产品主流：在设备选型时，主要依据定位环境实际情况结合目前市场上的各类产品选择具有最优性能价格比和扩充能力的产品。低成本、低维护量：所采用的产品应该是简单，易操作，易维护。系统的易操作和易维护是保证非计算机专业人员使用好一个系统的条件，我们的方案集中了已有的丰富的网络设计、施工经验，以及在数字化图像、语音和数据综合传输领域强大的产品优势，实现所需的设计需求。兼容性：各系统均为相对开放的系统，不同产品间具有标准接口，并提供多种通讯标准协议，可以便于第三方设备的接入。模块化：组建各分系统，直到总系统，均严格履行模块化结构方式，以满足系统功能扩充、运行设备的替换、维护，确保系统的高效可靠运行。扩充性：采用面向对象和模块化的开发技术，可随时根据需要扩充具有其它功能的软硬件模块，具有良好的扩充性。集中管理：远端现场设备，各分系统集中于中心统一控制，实施对所有远端设备的控制、设置，以保证系统的高效、有序、可靠的发挥其管理职能。升级维护：系统考虑到将来系统在容量和功能增加修改等的实际需要，定位系统对软件升级可升级，并且操作简单，操作应能由系统管理员即可完成，不需要繁复的操作和专门的技术。系统组成 商场Wi-Fi定位系统组成如下图：定位服务器定位服务器内容服务器无线局域网Wi-Fi终端浏览推送的信息推送信息 系统组成：定位器(APLocator)定位器搜集Wi-Fi终端的信息，把这些信息发送到后台定位服务器。Wi-Fi终端(HandheldTerminal)Wi-Fi终端周期性地发射Wi-Fi信号，信号包含唯一MACID。Wi-Fi终端与客户绑定。后台系统将Wi-Fi终端的信号ID和客户姓名等信息绑定。定位服务器（LocatingServer）定位服务器含有定位引擎服务器、IIS服务器、数据库服务器等３台，能根据信号计算位置。内容服务器(ContentServer)内容服务器支持和展品有关的信息内容以及用户信息。这些功能需要二次开发 工作流程：用户持有手持Wi-Fi终端，Wi-Fi终端打开Wi-Fi，定期向外发送自身相关信息同时，AP定位器搜集相关数据之后转发到定位服务器。定位服务器根据定位终端的ID和信号强度，判断出离商户大概的距离。当手持终端距离商户３－５米左右，手持终端触发推送程序。定位服务器获得手持终端的信息以及定位标签的信息，计算出设备或标签的位置，并将设备ID、位置信息等发送到内容服务器。内容服务器根据位置实时将相关内容发送到终端设备上，并且能和终端设备实现实时互动。定位原理 在覆盖无线局域网的地方，人员随身携带的Wi-Fi设备周期性地发出信号，无线局域网访问点（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或信号到达时差判断出人员的位 置，并通过电子地图显示具体位置。基于定位的无线局域网络有别于一般的通讯网络，要求在任一位置点，均可以收到3个以上的AP信号。AP主要分为主通讯AP与定位AP，主通讯AP负责服务器与定位AP之间的数据交换和传输，所有主通讯AP必须通过网线进行连接。定位AP，主要负责收集标签信息，并将结果发送给指定服务器。Wi-Fi定位系统是基于标准的IEEE802.11无线局域网（WLAN）。定位算法是基于接收到Wi-Fi信号的强度（RSSI）。在覆盖无线局域网的地方，定位标签周期性地发出信号，无线局域网访问点（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具体位置。这是传统的三角定位原理。Wi-Fi无线信号经过反射后才到达接收器，而不是一条径直的路径，这样就给定位计算带来了很大的误差，这种现象叫多路径。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於室内环境。采用基于ＲＦ指纹识别（ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴＩＮＧ）的定位方法。在定位区域内设置多个采样点，将定位终端放在给个采样点。场景规划工具可以把定位终端发射的信号特征记录下来，根据这些特征和不同位置的信号建立信号纹来指示定位终端的位置。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。人体对标签是有干扰的，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干扰带来的定位误差。定位精度与定位目标、环境和定位器铺设密度有关，定物可以达到3米甚至更好，定位人时由于人体干扰，精度在5-10米的半径范围。定位精度是和定位器分布密度、环境、定位对象的干扰有关的，所以无线定位的精度不是一个绝对的数字。一般说，精度能达到3米－5米，有时会10米甚至更差。定位器部署密度越高，定位精度越高。任何无线定位的技术，都会有定位误差及不确定因素存在。我们建议实际应用中，考虑到无线定位的特性，通过软件解决精度的不确定因素。定位中会出现跳动，这是由于定位位置处于几个定位点中间。定位频率可以设置为1秒或以上。网页刷新时间为１秒。网络传输也会耗费一定的时间，定位算法上为了避免人体对定位精度的干扰，在算法上做了特别调整，所以可能出现3-6秒的延时。AP定位器可以集中管理，可以通过POE方式供电。AP定位器无线发射功能可以禁止，所以大量AP定位器并没有产生任何无线信号，这和普通AP是不同的，不会造成无线干扰。手持终端功能描述 结合商场的个性化应用，需要二次开发：根据当前的位置，播放多媒体信息，视频、ＦＬＡＳＨ、录音并显示文字。多媒体内容和位置事先绑定，存储在内容服务器上，内容服务器根据位置触发，选择在何地播放何种推送信息。用户点击“当前位置”可以弹出场所地图，并且根据坐标在地图上标出。用户可以手动刷新位置，地图可以更新位置标示。用户可以搜索某类或某个商户，地图显示位置，并提供行走路线。用户可以连网，浏览更多内容。LBS系统功能描述Wi-Fi覆盖 在商场部署无线AP实现无缝覆盖，满足无线上网需求。位置服务实时定位在电子地图上显示携带Wi-Fi手持设备的顾客图标；地图中显示携带Wi-Fi手持设备的当前位置；定位过程中能实时看到图标平滑移动，地图随着人员的移动自动切换；可以手动切换地图，查看指定地图上的所有标签的活动情况；地图支持放大和缩小，调整到合适的大小；图示监控页面中正在定位的人员轨迹回放可以按时间段播放移动轨迹，地图自动切换；支持全屏、快速、后退等播放模式；信息服务主动营销：顾客进入商场，系统将根据所处楼层或具体商家实时推送附近购物信息；精准营销：系统根据顾客以往购物经历或感兴趣商品，自动发送同类商品信息；自助查询：顾客在商场内，可以实时查询附近的新品、打折、促销等优惠信息；优惠信息在地图上显示，用户点击可以浏览详细内容。；电子会员通过客户的手机ID，为客户办理会员，代替传统的会员卡的方式，客人轻松出行；当有客户走进商店，销售员立即知道该客户是否来过、来过几次、最后一次来的时间，可以有针对性地进行导购；商店通过为客户的手机安装购物地图APP，发展会员，今后可以推送促销信息；实时导购用户可以自助查询周边商品信息，系统将自动规划合理路径，并在地图上显示，类似GPS导航；面对Wi-Fi设备获取的优惠信息，如需前往，系统将提供前往路径；自助寻车顾客停好车后，点击商场APP的停车按钮，系统将记录停车位置；购物结束后，点击寻车按钮，系统将根据所处位置和停车位置，自动生成最快捷寻车路径；客流统计可对指定区域的人群流量进行准确统计，能分别统计出不同行进方向的人流，并对其进行人数计算。可实现单进出门口人流统计，也可实现多门口联合人流统计分析。通过配套的专业客流分析软件，将人数统计数据进行数据分析和图表生成，根据设置条件生成多种数据分析图表，如设定：分、时、天、周、月、年等时间条件生产报表；也可根据天气、节日、宣传活动等条件生成报表。（图示）部分日报表显示可对人流量分析的视频画面进行实时的录像、存储、检索和录像回放查看。整个系统采用网络化组建，人流数据、客流分析报表、录像资料等可以实现网络远程查询、调取数据。企业管理人员在异地通过网络即可了解到商超的客流状况，方便、快捷、高效。APP开发系统提供相应的API接口，以供客户调用相关数据，以此来开发相应的APP应用。方案实施网络部署设计AP定位器部署是根据现场环境和定位精度要求而定。首先要从定位的需求考虑，确定需要定位区域和具体房间信息，需要考虑每个位置点的终端数量峰值，以及每个AP的吞吐能力。 根据AP的功率和环境，判断AP的有效信号所能覆盖范围，保证覆盖范围内的任何一个定位点所收到的AP信号中，至少有3个AP的RSSI值要大于-70，并且至少有一个AP的RSSI值要大于-50。本部署方案为项目前期的初步设计方案。商场AP部署图 ＡＰ数量计算 红星美凯龙商场统计如下：区域数量（个）面积（长*宽）部署方法备注一层43100M*134M通道每20M部署，电梯口部署1个预估共计43系统设备清单 设备清单：名称描述单价个数总价定位产品AP定位器支持802.11b/g终端43延长天线（可选）3米待定POE供电模块（可选）48V待定软件平台（含2000个并发定位LICENSE）1现场调试定位调试(人/天)另计定位产品合计网络设备及服务器定位服务器HPProLiantDL320G6E56031处理器4GB-RB110iSATARAID400瓦电源服务器，4G内存，300G硬盘1应用服务器（IIS服务器，备用定位引擎）HPProLiantDL320G6E56031处理器4GB-RB110iSATARAID400瓦电源服务器，4G内存，300G硬盘1数据库服务器HPProLiantDL320G6E56031处理器4GB-RB110iSATARAID400瓦电源服务器，4G内存，1T+硬盘124口交换机3工程材料和人工网线、桥架及人工另计工程费另计合计网络安装 AP定位器是用9-12V直流电。采用集中供电器，每个AP定位器通过电源线连接到集中供电器。可以通过ＰＯＥ方式供电，需要另外采购ＰＯＥ模块。 AP定位器是支持以太网和无线传输两种方式。采用以太网方式，AP定位器通过线缆直接和交换机相连，或者连接到另外一个AP定位器，但是AP定位器之间级联不能超过3级。采用无线连接方式，AP定位器通过无线连接到通讯AP。通讯AP可以是优频的AP定位器，但推荐采用企业及AP。定位系统中，需要将所有的定位数据汇总传输至定位服务器，因此，为了确保数据的稳定性和安全性，需要将所有的通讯AP通过线缆的方式连接。并且尽量不要采取级联方式连接，以避免因其中某一AP故障导致，导致同一电缆所有数据全部无法回传的故障。 AP定位器安装和选点是需要专业的勘测，我们会提供技术支持和培训。一般情况下，定位器安装在2-3米的位置，比人高。AP的位置最好在区域当中。由于人体会对Wi-Fi信号产生很强的阻挡。所以对人定位时，AP的密度会要求高一些。在室外一般情况下AP是每20-30米部署一个，这样才能达到5-10米的定位精度。定位精度要求3米：每10-15米部署一个AP；定位精度要求5米：每20-30米部署一个AP；定位精度要求10米：每30－40米部署一个AP。产品指标AP定位器（2942） AP定位器技术指标工作频率2.4GHz通讯协议IEEE802.11b/g安全协议WEP、WPA、WPA2，64/128位加密速率最高54Mb/s发射功率最大20dBm天线增益2dBi接收灵敏度-90dB@1Mb/s覆盖范围覆盖半径室外300米、室内100米。最远识别距离500米以上处理速度每秒200个以上网络管理配置工具：Telnet、TFTP、FTP、HTTP。支持APLocator管理软件。网络接口1个WAN口，4个LAN口状态指示灯Power、Wireless、WAN、LAN(1、2、3、4)供电方式DC9-12V，500-700mA，POE可选工作环境工作温度：-20℃~+60℃；存储温度：-40℃~+750℃；工作湿度:10%-85%，非冷凝；存储湿度：5%-90%非冷凝。适用于室内和室外。使用寿命正常使用，5年以上 定位系统软件优逸定位服务器软件LocatingServer 定位服务器软件实现与定位器（APLocator）和标签（Tag）之间的指令，以及数据交互。根据APLocator或Tag回传的无线信号数据，计算标签当前所在的位置，并保存，从而实现定位功能。根据系统需要，接收并保存标签的报警以及温度等信息。1）主要功能：实时定位：国内首家自主研发，独创定位算法，精确定位实时位置可达3-5米。区域报警：服务器可设置报警区域，当标签进出报警设置区域时，即会触发报警。即时报警：触动定位卡按钮向服务器主动发出报警信号，服务器界面即时显示报警信息。消失报警：标签断电或离开无线网络覆盖区域，会触发服务器报警。标签管理：将标签的ID与个性化信息绑定，对标签带进行分组管理。区域管理：设定区域范围和区域报警条件。AP定位器管理：设定AP位置，监控AP状态。报警管理：记录各类报警。用户管理：用户分为管理员和操作员。2）定位系统配置： 优逸定位服务器可以管理1万个定位卡或腕带，可以每秒同时对500个定位卡或腕带进行定位监控。 １）定位服务器的最低配置如下表所示（标签数少于２００个，ＡＰ少于５０个）：服务器CPU内存硬盘定位服务器CPU2.4GHz,双核，4M缓存，1个千兆网口4G以上120G以上数据库服务器CPU2.4GHz,双核，4M缓存，1个千兆网口4G以上256G以上 ２）定位服务器的最低配置如下表所示（标签数2000个，ＡＰ数５０－４００个）服务器CPU内存硬盘定位服务器CPU2.66GHz,4核，12M缓存，2个千兆网口（HPE5603或同等）4G以上160G以上数据库服务器CPU2.66GHz,4核，12M缓存，2个千兆网口（HPE5603或同等）4G以上500G以上监控终端机品牌的双核台式机，2G以上500G以上 建议定位服务器和数据库服务器各用一个服务器。 定位服务器运行环境的如下表所示：操作系统Windows2003/2008Server,32位组件IIS6.0、.NETFramework3.5数据库MicrosoftSQLServer2005/2008浏览器IE7.0FLASH播放器Flash10.0 备注：优逸RTLS系统不包括WindowsServer2003、MicrosoftSQLServer等第三方软件。3）定位服务器指标最快定位反应时间：2秒最大同时处理标签数：500个/秒最大标签管