基于Wi-Fi探针的客流量检测应用研究

2023-03-09

当前计算机技术发展迅猛, 越来越多的网络产品在收集和获取用户的隐私, 这就会造成用户个人隐私的泄露以及人们对于常规的产品使用造成非常大的困惑, 因此需要对该种行为进行解决在获取行为数据的同时, 不会造成用户隐私的干扰。Wifi探针技术作为一种新兴的技术主要的用途是统计和分析周围的Wi-Fi设备, 仅获取得到的是用户收集的MAC地址以及其它的MAC层信息, 而关于用户的个人信息是无法获取到的。因此它也被广泛应用在多方面的领域中, 如客流统计与分析、公共安全、智慧交通乃至考勤、VIP到店提醒等。它也受到了很多大公司的青睐, 例小米, 阿里巴巴等, 使得它们积极参与投资、开发、合作中。

一、Wifi探针技术

Wifi探针技术是应用WIFI传感器来侦察空气中的2.4G和5G无线电波, 通过这种方式来实现移动过设备的查找, 然后将设备中的WIFI协议中数据中进行数据挖掘, 协议中的信息和状态进行分析, 以此来对人的行为进行统计分析[1]。

Wifi探针技术中最核心的部分是网络协议的应用, 通常采用的是IEEE802.11协议集, 该协议的数据通信流程为:数据被封装成帧, 该种方式的帧在链路层传输过程中是格式是固定的, 且数据大小是有限制, 通常为46字节到1500字节中。数据的帧结构如图1所示[2]。

Wifi探针工作原理图2所示:Wifi探针相当于一个AP网络, 它会定时的向四周广播发送Beacon帧, 以此来通知周围所有的Wifi设备, 该Wifi网络是存在的, 因此各个移动设备可以来连接我。而附近的Wifi设备、手机等也会不停的发送probe帧, 并以此来获取得到周围的AP网络。而probe帧则会包括移动设备中的mac地址, 而wifi探针在接收到probe帧后就会自动获取设备MAC地址, 因此只要Wifi覆盖的区域内只要移动设备能打开Wifi, 则探针就能自动采集移动设备的MAC地址。由此可得知Wifi探针能够获取移动设备以下信息:移动设备的MAC地址、Wifi信号强度、Wifi信号强度、Wifi信号频道、信号帧类型[3]。

二、基于wifi探针的客流量检测应用

(一) 基于wifi探针识别系统的关键技术

1. 低功耗电路原理图

客流量识别系统中的wifi探针模块是采购而成, 工作电压是DC3.3V, 接口是TTL信号;网络串口通讯模块工作电压是DC5V, 接口是TTL;成品工作电压为DC12V。因此设计的电路主板设计中, 把元器件放在TOP层, 并采用TPS5430DDA电源芯片、AMS1117-3.3低压差线性稳压 (LDO) 来为电路供电, 以此来满足Wi-Fi探针模块和网络串口通讯模块工作电压和电流[4]。

但由于Wi-Fi探针模块和网络串口通讯模块之间的TTL信号通讯, 由于前者是3.3V, 后者是5V, 所以不能直接对接通讯, 通用的电平转换芯片价格比较昂贵, 因此实现成本的降低和电平的转换, 本文基于1N4148WST4二极管和SS8050Y1三极管的特性来实现了3.3V和5V信号之间的转换, 且该种二极管和三极管相比电平转换芯片价钱便宜很多。

USB通讯串口设计中, 由于大部分客户通常只需应用USB一种方式, 因此在电路供电设计中则提供了USB供电接口, 这就完全能够满足用户的需求。同时为了提高USB虚拟串口通讯的速度, 本文应用了CH340G’USB转串口芯片、12MHZ20PF10PPM贴片无源晶振电路, 这就使得通讯稳定、可靠。

2. 通讯协议的制定

Wifi探针模块的数据采集方式以及通讯协议内容的制定都会对客流量的检测结果产生较大的干扰。客流量检测系统应用的是PUSH主动推送模式, 采用每秒定时主动推送功能, 即Wi-Fi探针每探测4个channel (每个channel探测250ms) 推送一次。推送内容包括Wi-Fi探针地址、Frmae源MAC (即探测到的智能移动终端的MAC) 、Frmae目的MAC (给源MAC提供上网的路由器mac) 、RSSI (即信号强度) 等, 从而制订通讯协议标准。本文设计的通讯协议在后期的案例应用, 特别是在2018年05月份一汽大众全国车展客流统计项目的应用, 高峰时期1分钟高达20万条数据处理能力。

3.设备外观和结构的设计

天线设计中应用板载天线的方式, 具备非常高的信号穿透能力。首先板载天线的上盖为了增强立体感, 将上盖设计为具有一定的弧度和造型, 然后在板载天线一侧上盖位置处添加了指示灯, 这就能够使得外壳具备美观性和实用性。本文设计的电路采用WZ1030系列产品, 该芯片在工作时基本不发热, 同时天线采用的是板载天线设计, 因此外壳应用的ABS工程塑料设计。ABS具有非常好物理和机械特性, 因此具备非常好的低温抗冲击性能, ABS塑料的电性能、机械加工、成品加工等主要性能都很好。

4. 焊接、装配处理

客流量检测系统属于高精度、灵敏的产品设备, 在焊接、装配的过程中必须要充分考虑成本、性能、抗干扰能力等问题。本文中的电子元器件产品焊接全部采用的全自动化贴片焊接处理方式, 这种方式能够大大的降低人工焊接点缺陷, 提升了一次成品率, 同时也节省了成本。在装配过程中, 应用的是流水线的装配方式, 这就为量产提供了技术支持和技术保障。

(二) 客流量监测应用

当前基于wifi的客流量检测对于人员的统计具有非常高的准确率, 且安装方便、体积较小、价格低廉, 因此已经应用在较多的应用领域中。

1. 展会人员统计中

在各种商品或店铺的展会中, 其特点是时间较短、人流量进出较为分散, 因此使用传统的人流量统计方式都不会有很好的效果。基于wifi的人流量统计仅需提供无线网络设备电就能直接获取得到展会人流量, 且该设备能在多平台中查看人流数据。

2. 客流量的统计

传统的线下店铺在运营过程中, 若是能够实时的获取每天的人流访问量, 以此来制定相关的折扣信息或营销活动, 以此来提高传统的线下的店铺运营。

(三) Wifi探针大数据融合处理

Wifi探针应用的是WZ1030系列芯设备, 工作原理为在每个频道内定期设置监听以此来抓取相对应的数据包, 然后在覆盖范围内就能够自动识别智能设备终端, 且该终端也无需接入到网络热点中就直接获取MAC地址、帧、信号强度等。因而就能够实现在手机智能化设备的时代, 只要识别了智能终端就能够实现区域范围中的客流量流动, 从而实现人流量的精确统计。

Wifi探针获取得到数据后, 可通过大数据技术来实现对线下数据的处理。Wifi探针中的MAC数据可以包含商家交易过程中的各种信息:支付、会员、消费、营销、地理、线上等基本的数据, 并将各种数据集成融合为客户的个人信息, 以此来获取得到客户的消费能力、经济能力、消费偏好、消费记录、兴趣偏好等信息。自动记录通过客流量区域内所有的移动设备的进入、驻留、离开时间, 并通过相关的统计学来分析当个客户的来访周期, 或某个群体的某些特定时间段访问, 以此来提高对顾客的预测用途实现。而在获取得到相关的数据信息后, 商家分析客户行为后就能够针对性的对商家进行商品的推送, 这就能够最大化的吸引用户来对商品进行购买, 这就最大化的促进商家的利益。

三、结论

Wifi探针技术是一种应用IEEE802.11网络协议的一种工作方式, 只要在Wifi信号覆盖范围内的移动设备开启了wifi功能, 就能不接入该wifi热点的情况下也能获取得到移动设备的MAC地址、帧类型、信号强度等信息, 并以此来实现的访问了该wifi区域范围内的所有客流统计、VIP客户的确定、新老顾客的确定、顾客方向判断、来访周期的确定, 在获取得到以上相关的线下数据后, 商家就能够通过大数据技术或统计技术来预测未来的发展趋势, 以此来促进商家的经济快速发展。

摘要：移动技术的快速发展已经改变了人们的生活方式, 基本上每个人都会拥有一台手机, 这就给商家开发顾客提供了可能性。基于Wifi探针作为一种新型的技术, 通过分析该Wifi区域内的所有移动设备信息来获取到用户的MAC地址, 却不会收集用户的个人隐私信息。商家通过统计Wifi区域内移动设备数量以及以移动方向来获取得到客户的流量和行为, 以此来调整自身的营销手段或方向。

关键词：Wifi探针,移动设备,MAC地址,流量