基于可穿戴設(shè)備的室內(nèi)定位

安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 楊東東 洪 炎 黃國(guó)維 戴海祥

基于可穿戴設(shè)備的室內(nèi)定位

安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 楊東東 洪 炎 黃國(guó)維 戴海祥

隨著科技的不斷發(fā)展，可穿戴設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，利用可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)定位已經(jīng)成為一種流行的定位方式，本文通過(guò)傳統(tǒng)的三邊定位的原理，結(jié)合可穿戴設(shè)備的特點(diǎn)，提出了基于可穿戴設(shè)備的室內(nèi)定位系統(tǒng)，同時(shí)增加時(shí)鐘同步模塊來(lái)減小誤差，與傳統(tǒng)的定位相比精確度高，更能順應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步。

可穿戴設(shè)備；定位；三邊定位；時(shí)鐘同步模塊

隨著現(xiàn)在社會(huì)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的高層建筑不斷涌現(xiàn)，本文主要針對(duì)高層建筑提出了一種新的定位方法。同時(shí)伴隨無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，基本所有的現(xiàn)在智能小區(qū)都已經(jīng)接入了無(wú)線網(wǎng)，而各種無(wú)線路由器的使用，也為可穿點(diǎn)設(shè)備的定位提供了可能。本文提出在可穿戴設(shè)備內(nèi)的WiFi模塊，通過(guò)在大樓外部部署WiFi接收信號(hào)，從未實(shí)現(xiàn)對(duì)人員定位。

原理簡(jiǎn)介：

三邊定位是指距離未知節(jié)點(diǎn)的三個(gè)圓相交于一點(diǎn)，三圓的交點(diǎn)就是未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。已知節(jié)點(diǎn)（信標(biāo)節(jié)點(diǎn)）坐標(biāo)（xi，yi，zi），未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)（x，y，z）(1＜i＜N),N為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

TDOA(基于時(shí)間到達(dá)差)，兩個(gè)不同信號(hào)在空氣中的傳輸速率不一樣，通過(guò)時(shí)間差可以計(jì)算傳輸路徑的距離。

其中D是未知標(biāo)節(jié)點(diǎn)和接收節(jié)點(diǎn)之間的距離，V1.V2是指在空氣中信號(hào)的兩種傳輸速率，T表示兩個(gè)接收節(jié)點(diǎn)接收到的信號(hào)的時(shí)間差。

同時(shí)我們知道要寫實(shí)現(xiàn)定位需要部署多個(gè)信號(hào)接收器，且保證信號(hào)之間的發(fā)送盡可能保持同步，為此本文添加了時(shí)間同步模塊，盡可能保證兩個(gè)信號(hào)的發(fā)射保持同步，從而來(lái)減小定位誤差。

圖1 信標(biāo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)

圖2 信標(biāo)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)

由圖1可知，隨著信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)不斷增加，定位誤差會(huì)越來(lái)越小，但是信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的不斷增加則會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算的復(fù)雜度不斷增加，所以要平衡計(jì)算復(fù)雜度和定位精確度。由圖二可知，本文提出的算法相對(duì)于傳統(tǒng)定位方法可以明顯減小定位誤差，而且有效結(jié)合現(xiàn)在比較流行的可穿戴設(shè)備，這為以后的定位提高了一個(gè)新的思路。

[1]陳劍秋.群體移動(dòng)場(chǎng)景下可穿戴設(shè)備的定位方法的研究[D].北京交通大學(xué),2016.

[2]莊曉燕,王厚軍.基于卡爾曼濾波器的IEEE 1588時(shí)鐘同步算法[D].電子科技大學(xué),2012.

[3]岳麗娜.基于信號(hào)強(qiáng)度的WIFI室內(nèi)定位算法研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].西安電子科技大學(xué),2015.