基于MAC地址收集與定位技術(shù)的廣告定向投放系統(tǒng)

王倩

摘 要：文章提出了基于MAC地址收集與定位的智能廣告定向推送方案，課題對現(xiàn)有的Wi-Fi定位技術(shù)進行改進，研發(fā)出被動Wi-Fi定位技術(shù)，該技術(shù)通過對智能手機MAC地址的收集，建立MAC地址到手機用戶身份的一一映射，實現(xiàn)對大型購物商場消費者位置信息更加精確、靈敏地收集，同時借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對用戶位置信息分析，得出消費者在這些區(qū)域的行為習慣，最后將這些行為習慣與用戶消費傾向聯(lián)系，即可對用戶推送個性化的商品信息。

關(guān)鍵詞：MAC地址；被動Wi-Fi；定位技術(shù)；數(shù)據(jù)挖掘

中圖分類號：TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）17-0059-03

1 研究背景

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和人們生活水平品質(zhì)的不斷提高，定位服務(wù)將成為IT業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的重要組成部分之一。近幾年來，各種定位技術(shù)不斷發(fā)展，定位服務(wù)市場發(fā)展迅速，定位服務(wù)的需求量也日益趨增，定位技術(shù)也必將給諸多領(lǐng)域帶來巨大的變革。目前，定位技術(shù)主要包括GPS定位技術(shù)，紅外線室內(nèi)定位技術(shù)，超聲波定位技術(shù)，藍牙技術(shù)，射頻識別技術(shù)，超寬帶技術(shù)，Wi-Fi技術(shù)，ZigBee技術(shù)。其中，GPS定位技術(shù)較為成熟，應(yīng)用廣泛，是獲取室外環(huán)境位置信息的最常用方式。但由于衛(wèi)星信號容易受到各種建筑物的遮擋，GPS定位技術(shù)并不適用于室內(nèi)和建筑物密集的區(qū)域；隨著智慧城市的建設(shè)，城市Wi-Fi熱點的增多，近幾年興起的基于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的無線定位技術(shù)應(yīng)用的日漸廣泛，在室內(nèi)定位領(lǐng)域優(yōu)勢明顯，成為了GPS定位技術(shù)最好的補充。

現(xiàn)有的Wi-Fi定位技術(shù)主要運用于實時定位系統(tǒng)，提供基于位置的服務(wù)。另一方面，Wi-Fi定位技術(shù)可以通過對位置數(shù)據(jù)的收集和分析，將定位與個性化技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。通過Wi-Fi定位，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的部署者可以獲取用戶的位置信息、行動軌跡，在海量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，借助相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析軟件，可以了解用戶的消費習慣。如在大型購物商場中，通過歷史數(shù)據(jù)分析得出某一Wi-Fi終端用戶在商場的特定貨區(qū)停留的頻率較高，商場就可向該用戶定向推送該貨區(qū)的相關(guān)信息，方便用戶購買商品并提高購買率。

在商業(yè)時代，廣告已成為商家向消費者傳統(tǒng)傳遞信息、提高知名度的常用手段。傳統(tǒng)的廣告投放模式分為以下幾種：報紙雜志廣告；電視廣告；廣播；戶外廣告媒體。經(jīng)分析，這些廣告模式普遍存在的問題有：

①有限的靈活性。廣告主在遇到市場情況變化時，需變更廣告內(nèi)容困難，缺乏時效性；②缺乏及時性。廣告的受眾可能無法及時獲取所需的廣告信息；③缺乏針對性。大部分廣告的投放對人群沒有選擇性，只對相當小比例的受眾為有用信息，造成廣告的覆蓋面浪費。

為了改善傳統(tǒng)廣告模式，市場有如下幾種應(yīng)對策略，個性化推送技術(shù)就是在這種背景下產(chǎn)生：①會員模式。記錄會員的消費信息，根據(jù)會員的歷史消費記錄，通過短信、電話等方式來推薦會員可能感興趣的商品信息。這種推送方式存在數(shù)據(jù)量過大、推送不精確、推送成本過高、效率低下等缺點，無法大規(guī)模推廣。②RTB（RealTimeBidding，實時競價）模式。RTB廣告是網(wǎng)絡(luò)廣告的一種，是一種在每個廣告展示曝光的基礎(chǔ)上進行實時競價的廣告類型。RTB廣告的特點在于通過分析用戶歷史瀏覽記錄，得出用戶相關(guān)信息，如年齡、性別、興趣愛好等。當用戶打開網(wǎng)頁時，網(wǎng)頁會根據(jù)用戶的興趣愛好展示不同的廣告。RTB模式放大了網(wǎng)絡(luò)廣告的指向性和精準度，使需求方的效益最大化。但RTB模式是依托于互聯(lián)網(wǎng)平臺，對線上用戶興趣愛好等信息進行挖掘，無法收集到用戶線下的消費習慣，有一定的局限性。

針對以上問題，本論文提出了基于MAC地址收集與定位的智能廣告定向推送方案。隨著城市大型購物商城的增多，商業(yè)圈成為城市主要經(jīng)濟增長點，其輻射區(qū)域，包括小區(qū)、寫字樓，地鐵站，人流量巨大，是天然的廣告投放平臺，具有巨大的商業(yè)潛力。本方案基于這一背景，對現(xiàn)有的Wi-Fi定位技術(shù)進行改進，研發(fā)出被動Wi-Fi定位技術(shù)，該技術(shù)通過對智能手機MAC地址的收集，建立MAC地址到手機用戶身份的一一映射，實現(xiàn)對大型購物商場消費者位置信息更加精確、靈敏地收集，同時借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對用戶位置信息分析，得出消費者在這些區(qū)域的行為習慣，如經(jīng)常停留在商場的特定貨區(qū)。最后將這些行為習慣與用戶消費傾向聯(lián)系，即可對用戶推送個性化的商品信息。本課題將用戶的位置信息與消費習慣建立映射，進行廣告的定向推送，填補了國內(nèi)外這一研究領(lǐng)域的空白。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 Wi-Fi定位技術(shù)

Wi-Fi定位技術(shù)最先由美國的SkyhookWireless公司提出，后來許多人對相關(guān)算法進行改進。Wi-Fi定位的原理為：Wi-Fi熱點的位置通常固定不變，只要通電，都會向周圍發(fā)射信號，該信號包含全球唯一的ID—MAC地址。通過偵測附近所有AP（Wi-Fi熱點）的MAC地址，發(fā)送到相關(guān)位置服務(wù)器上，服務(wù)器通過數(shù)據(jù)庫中已存在的MAC地址的坐標，計算出客戶端的地址。這樣，客戶端只需偵聽周圍的AP，檢測每個AP信號的強弱，發(fā)送給定位服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)這些信息，查詢每個AP在數(shù)據(jù)庫中記錄的坐標，通過相關(guān)算法就能得出客戶端的具體位置。

現(xiàn)有的Wi-Fi定位技術(shù)需要智能手機用戶主動搜索AP熱點，將AP的MAC地址上傳給服務(wù)器，經(jīng)服務(wù)器處理返回位置信息。定位過程需要用戶的主動參與，如果AP部署者想主動收集大量用戶的位置信息，這種定位技術(shù)便存在低效率的缺陷。

本課題提出的被動Wi-Fi定位技術(shù)對現(xiàn)有的Wi-Fi技術(shù)加以改進，從傳統(tǒng)的用戶客戶端主動搜索AP地址轉(zhuǎn)變?yōu)锳P主動搜索用戶客戶端即智能手機的MAC地址。定位過程只需用戶的智能手機終端開啟Wi-Fi模式，無需用戶的額外操作，具有簡單、高效的特點。

2.2 個性化推薦技術(shù)

個性化推薦技術(shù)主要依托于大數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)對數(shù)據(jù)進行分析得出規(guī)律性的結(jié)論。上文提到的RTB廣告模式也是利用個性化推薦技術(shù)向用戶投放其可能較為感興趣的廣告。2007年，雅虎推出了SmartAds廣告方案。雅虎掌握了海量的用戶信息，如用戶的性別、年齡、收入水平、地理位置以及生活方式，再加上對用戶搜索、瀏覽行為的記錄，使得雅虎可以為用戶呈現(xiàn)個性化的橫幅廣告。

在國內(nèi)，個性化推薦技術(shù)也迅速發(fā)展，2009年7月，國內(nèi)首個個性化推薦系統(tǒng)科研團隊北京百分點信息科技有限公司成立，該團隊專注于個性化推薦、推薦引擎技術(shù)與解決方案，在其個性化推薦引擎技術(shù)與數(shù)據(jù)平臺上匯集了國內(nèi)外百余家知名電子商務(wù)網(wǎng)站與資訊類網(wǎng)站，并通過這些B2C網(wǎng)站每天為數(shù)以千萬計的消費者提供實時智能的商品推薦。在不遠的將來，個性化推薦技術(shù)將是推送領(lǐng)域中的主潮流。

本課題提出的智能廣告定向投放系統(tǒng)同樣應(yīng)用了個性化推薦技術(shù)。MAC地址裝置收集的數(shù)據(jù)為用戶的位置信息，數(shù)據(jù)收集后根據(jù)預(yù)先設(shè)定的關(guān)聯(lián)規(guī)則從中根據(jù)提取出用戶的相關(guān)信息與傾向，最后通過相應(yīng)的推送設(shè)備實現(xiàn)廣告的定向推送。

3 研究意義

在獲取方式上：隨著時代的發(fā)展，智能手機對人們生活的影響越來越大，基于位置的服務(wù)越來越受人們的重視。根據(jù)全球移動互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)發(fā)布平臺——艾媒咨詢發(fā)布的報告顯示，在2013年10月香港舉行的媒體大會中，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計到2015年，中國智能手機用戶將達到6億人。并根據(jù)相關(guān)的調(diào)查研究表明有80%的人習慣一直開著Wi-Fi，因此利用被動MAC地址定位技術(shù)的優(yōu)勢也就越發(fā)明顯。這種技術(shù)相比傳統(tǒng)的GPS定位和Wi-Fi定位，不僅彌補了GPS在建筑密集或者室內(nèi)應(yīng)用的限制，也避免了用Wi-Fi定位時對手機用戶敏感信息的攝取。此獲取方式新穎、創(chuàng)新，能夠在手機用戶不主動連接Wi-Fi的情況，獲取其MAC地址，與用戶的身份綁定度高，收集到大量的數(shù)據(jù)，更有利于數(shù)據(jù)的分析、研究，具有重要的社會意義。

在數(shù)據(jù)分析上：大數(shù)據(jù)時代的來臨，意味著數(shù)據(jù)和信息對企業(yè)、商家的重要性，商家的決策不能依靠于感覺和經(jīng)驗，而應(yīng)該基于數(shù)據(jù)的分析，數(shù)據(jù)量越大其分析結(jié)果越可信。由此可見，數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)分析的重要性，該系統(tǒng)可以根據(jù)用戶大量的位置信息分析出消費者的消費傾向和興趣愛好，應(yīng)用了基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的相關(guān)知識，在技術(shù)上具有很大的研究和實施價值。

在商業(yè)應(yīng)用上：消費者的購物傾向是商家一直十分關(guān)注的問題，商家的決策往往依賴于消費者。廣告是商家吸引消費者的重要方式之一，尤其是對非理性消費者，會起到十分明顯的作用。該系統(tǒng)基于位置的營銷策略具有很大的優(yōu)勢，能夠精準投放廣告，做到有的放矢，不再是普遍撒網(wǎng)的廣投，而是具有針對性的智能投放廣告，更加充分地利用了社會資源，強化了商家與客戶之間的溝通，提高企業(yè)效率和顧客價值，因此具有很高的社會意義和商業(yè)應(yīng)用價值。

在發(fā)展前景上：“智慧城市”是未來城市的發(fā)展方向，城市的智能化越來越受人們的關(guān)注。智能終端功能越來越強，應(yīng)用越來越廣，基于位置的個性化服務(wù)越來越受重視，電梯的普及度越來越高，該系統(tǒng)中利用電梯進行廣告的投放，利用了電梯中信號屏蔽，定位精準的特點，使得此智能廣告定向投放系統(tǒng)具有很高的效率，針對性顯著。必將是未來廣告投放系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，具有很好的發(fā)展前景。

4 課題主要內(nèi)容

4.1 課題簡介

本課題以大數(shù)據(jù)時代為背景，結(jié)合終端MAC地址采集技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析以及終端即時推送技術(shù)，設(shè)計與開發(fā)針對移動終端一部分信息的采集、定位、分析后的定向推送的系統(tǒng)。項目前期包括對技術(shù)支持、硬件支持的研究，結(jié)合專業(yè)學(xué)習進行整體架構(gòu)；中期主要為信息采集、分析與推送系統(tǒng)的構(gòu)建與開發(fā)；后期包括對系統(tǒng)的評測與完善，商業(yè)化應(yīng)用的研究與探索。

4.2 基本思路

任意一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一旦生產(chǎn)出來以后，其MAC地址永遠唯一且不能由用戶改變，因而可以根據(jù)一臺擁有上網(wǎng)功能的移動終端的MAC地址唯一確定一個用戶。并且終端通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請求或發(fā)送信息時，MAC地址作為終端信息會被放在數(shù)據(jù)包頭部在數(shù)據(jù)鏈路層上進行傳輸識別，以區(qū)別于其他的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。因此，對于打開Wi-Fi連接的移動終端，MAC地址信息采集器（即Wi-FiMonitors）可以收集分析從而得到移動終端的ID（MAC地址）、位置信息（以采集器的位置為基準的定位）。以這種形式作為一條數(shù)據(jù)信息，將這些數(shù)據(jù)信息通過服務(wù)器終端進行數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析得出一系列終端用戶可能的個人傾向與喜好。在數(shù)據(jù)的采集與分析達到足夠置信度時，若移動終端經(jīng)過帶有MAC地址信息采集器的終端投放屏幕，將其相關(guān)可能信息定向推送至終端屏幕，以此達到信息的定向推送，提高信息傳遞的效率與準確度。

4.3 研究方法

4.3.1 MAC地址的采集

理論上，在沒有共用一個網(wǎng)絡(luò)的情況下，MAC地址采集器可以通過移動終端探測附近有無可用Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)而發(fā)出的probe數(shù)據(jù)包的頭部來分析出MAC地址。但在一般情況下，終端發(fā)出的請求頻率過低或強度不夠，使得MAC地址采集器難以捕獲或搜集到。由于采集過程是基于硬件的接收與處理，在該層面上難以突破，因而需要轉(zhuǎn)向提高手機終端發(fā)送probe數(shù)據(jù)包的頻率和概率。

①利用仿真AP來模仿一些熱門的公共Wi-Fi的SSID，刺激移動終端發(fā)出連接握手請求，同時發(fā)出probe數(shù)據(jù)包，被MAC地址采集器采集并收集。②在存在隱藏Wi-Fi的地方投放MAC地址采集器，利用終端設(shè)備主動連接隱藏Wi-Fi，將MAC地址等打包的信息在其可廣播到的范圍內(nèi)廣播并等待回應(yīng)的動作，獲取該終端設(shè)備的MAC地址。

然后通過實物測驗，對不同情況不同距離的終端測試，借此來完善MAC地址的采集技術(shù)。

4.3.2 定位技術(shù)

根據(jù)之前選擇獲取MAC地址的方法，MAC地址采集器也可作為Wi-Fi定位AP對移動終端進行定位。

從硬件的角度來分析，由于WIFI定位是根據(jù)終端偵聽周圍有哪些AP以及各AP的信號強度以及數(shù)據(jù)庫中各MAC地址所對應(yīng)的AP物理位置計算出終端的位置，那么從理論上，終端偵聽到的AP信號越多，定位就會越準確。結(jié)合本課題，依靠AP探測終端發(fā)射信號的強弱，利用組網(wǎng)AP也可用AP來定位移動終端，同理AP越多定位越準確。考慮到經(jīng)濟與定位精確度的矛盾，借助理論模型建立以及現(xiàn)實具體實驗相結(jié)合的方式，得出兩者的最優(yōu)方案。

從軟件方法的角度來分析，目前所用的定位算法為三邊定位算法（所謂三邊定位算法，就是指以三個AP為圓心，以AP到待測終端的距離為半徑做圓，得到三個圓的焦點，建立方程求解出距離），但由于現(xiàn)實情況未知，往往不能很精準的三圓交于一點，存在不可控誤差。我們期望借助于現(xiàn)有數(shù)學(xué)模型，如加入質(zhì)心定位等，加之自己的應(yīng)用實踐得出一個較為準確可靠的定位算法。

4.3.3 數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)分析

對于某個采集器的一條信息，存儲形式，見表1。

對于MAC地址采集器收集的大量數(shù)據(jù)在服務(wù)器端進行如下處理：

Tstay=Tend-Tstart

Tstay為該ID在此處的逗留時間Tmin；

規(guī)定用戶在某處的最小可能逗留時間。

定義TimeID為該ID在該處出現(xiàn)的次數(shù)，當且僅當Tstay≥Tmin時，該條數(shù)據(jù)信息的分析流程如圖2所示。

TimeID=TimeID+1

規(guī)定固定用戶的出現(xiàn)次數(shù)閾值Timethreshold。

當且僅當TimeID≥Timethreshold時，表示該ID在此處達到可信水平，該用戶為此處的固定用戶，該處附近的信息對他有較大的價值，符合定向推送要求。

4.3.4 屏幕投放

屏幕投放是以MAC地址采集、定位、數(shù)據(jù)分析為前提，當經(jīng)過分析后的終端再次經(jīng)過帶有MAC地址采集器的屏幕時，通過智能屏幕進行定向信息推送。

由于同一時間可能存在多個終端用戶在此附近，推送信息的選擇我們采取建立多元統(tǒng)計回歸建模的方法，根據(jù)不同用戶的偏好、偏好的相關(guān)性以及用戶數(shù)量，結(jié)合實際情況通過屏幕傳達較為準確與合適的信息。

考慮到先后順序、臨界資源以及系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，對輸出設(shè)備——屏幕上鎖，補充該算法，保證臨界資源的穩(wěn)定性，并結(jié)合實際情況創(chuàng)新突破，如提出一些可搶占臨界資源的特殊情況、增加隊列優(yōu)先級序列表等。

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裝置，會否是新商機，有哪些運用可能

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