CN111885488B - 一种电动滑板车中控***及定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动滑板车中控***,包括滑板车中控,位置服务器;滑板车中控包括GPS定位模块、CPU、WIFI模块、MCU模块;滑板车中控通过异步收发器与蜂窝网络模块进行通信,实现与互联网通信,通过通信模块与位置服务器通信连接,滑板车中控的WIFI模块设置为STA模式;滑板车的中控在互联网上通过IP地址找到对应的位置服务器;在位置服务器中,存储AP热点的GPS坐标、MAC地址、楼层信息,以及AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值。本发明还公开一种电动滑板车定位方法。本发明的电动滑板车中控***允许该服务的用户准确地获取车辆的位置,它还使得用户可以将车辆停放在允许车辆停放的任何区域中。
Description
技术领域
本发明属于电动滑板车领域,尤其涉及一种电动滑板车中控***及定位方法。
背景技术
GPS信号弱是常有的情况,GPS在室内的信号不是很准确,比如,车辆通过隧道时,会出现GPS信号弱的情况。再如,GPS在高楼大厦之间,会出现GPS信号弱。室内,地下室等看不到天空的地方都会出现GPS信号弱甚至无的情况。在GPS信号极差的情况下,比如车辆进入楼层里或者在高楼大厦之间。那么车辆在这个时候反馈的GPS是极其不可信的。而电动滑板车由于其便于携带的特性,导致了其在以上位置时,容易出现丢失的情况。
发明内容
针对上述技术问题,本发明提供一种电动滑板车中控***,提高车辆定位的准确性。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案为:一种电动滑板车中控***,包括滑板车中控,位置服务器;滑板车中控包括GPS定位模块、CPU、WIFI模块、MCU模块;
滑板车中控通过异步收发器与蜂窝网络模块进行通信,实现与互联网通信,通过通信模块与位置服务器通信连接,滑板车中控的WIFI模块设置为STA模式;滑板车的中控在互联网上通过IP地址找到对应的位置服务器;滑板车中控将需要发送的数据发送到位置服务器上。在位置服务器中,存储AP热点的GPS坐标、MAC地址、楼层信息,以及AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值。
进一步的,滑板车中控还包括BLE蓝牙模块。
进一步的,电动滑板车中控***还包括移动终端,所述移动终端与位置服务器和/或滑板车中控通信连接。
本发明还公开一种电动滑板车定位方法,包括以下步骤:
步骤1,获取待测区域的基准点GPS坐标,及AP热点与基准点之间的位置关系,得到AP热点的GPS坐标;基准点可以为待测区域的各个角,其GPS数据可以在地图上准确获得,AP热点与基准点之间的位置关系为AP热点到各个基准点的直线距离,或AP热点到基准点之间连线的最短距离,或AP热点到各个基准点的直线距离以及角度信息。
步骤2,在位置服务器中存储所述AP热点的MAC地址,以及所述AP热点的地理位置、所述AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值;所述地理信息包括AP热点的GPS坐标、所在楼层信息;
步骤3,当滑板车中控处于待测区域,需要定位时,滑板车中控的WIFI模块处于STA模式,扫描AP热点信号,获取扫描得到的AP热点信号广播的MAC地址以及RSSI衰减信号值,并发送到位置服务器;
步骤4,位置服务器检索扫描得到的AP热点的地理位置,并结合RSSI衰减信号值,计算出滑板车的地理位置。
进一步的,计算滑板车的地理位置的具体方法为:滑板车中控先接收至少三个不同已知位置的AP的RSSI衰减信号值,然后依照信号传输模型将相应AP的RSSI衰减信号值转换成滑板车中控到相应AP的距离。信号传输模型如下:
Pr(d)=K-10εlg(d);
其中Pr(d)是RSSI衰减信号值;d代表滑板车中控和AP热点之间的距离,ε代表非自由空间的损耗系数,K是常数,ε的值为1.5075,K的值为-93~-92;根据至少两个滑板车中控到相应AP的距离及相应AP热点的位置,计算出滑板车中控的地理位置。
进一步的,位置服务器计算计算滑板车中控的地理位置的方法为:根据扫描得到的AP热点的GPS坐标,利用平面几何,计算滑板车中控的GPS坐标;然后根据扫描得到的AP热点的楼层信息,判断滑板车中控所在的楼层。
进一步的,位置服务器将计算得到的地理位置传递给滑板车中控和/或位置服务器上web页面和/或移动终端。
本发明具有以下有益效果:本发明的电动滑板车中控***允许该服务的用户准确地获取车辆的位置,它还使得用户可以将车辆停放在允许车辆停放的任何区域中。
附图说明
图1为本发明实施例的滑板车中控示意图。
图2为本发明实施例的滑板车所在大厦俯视图。
图3为本发明实施例的滑板车所在大厦立体图。
图4为本发明实施例的滑板车定位方法位置计算示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解,下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。
本实施例为简约式的带有WIFI辅助定位功能的滑板车中控***。包括滑板车中控,位置服务器,移动终端;如图1所示,滑板车中控包括CPU、WIFI模块、MCU模块、通信模块、还包括BLE蓝牙模块。
滑板车中控的WIFI模块设置为STA模式;在位置服务器中,存储AP热点的GPS坐标、MAC地址、楼层信息,以及AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值。
电动滑板车中控***还包括移动终端,所述移动终端与位置服务器通信连接,接收滑板车的地理位置信息。
每一个无线AP热点都有一个全球唯一的MAC地址,AP热点在很长的一段时间里是不会移动的。再者需要确定每个WIFI热点的位置,也就是给这些AP热点位置打上GPS坐标,但是此时的GPS坐标并不具备海拔高度的信息。因此,在此专利中,将AP热点的MAC地址,GPS坐标以及楼层信息(实地勘测可知),在勘测的同时并测量出每楼层的RSSI衰减信号值,上传到自己的位置服务器中,保持不断的更新。
在大厦的楼顶,可以直接获得A,B,C,D的GPS的信息,由AB和AC三点分别可计算出AP热点的经纬度信息。俯视图如图2、空间示意图如图3。
如图4所示,滑板车上中控的WIFI设备处于STA模式,即可扫描周期AP热点信号,只要此设备扫描到AP热点,就可以获取到它广播出来的MAC地址以及RSSI值。设备将这些能够标示AP热点的MAC地址数据发送到位置服务器,服务器会检索出每一个AP的地理位置(GPS经纬度,楼层信息,以及该楼层信号衰减值),并结合每个信号的强弱程度,计算出设备的地理位置并返回到滑板车中控。
电动滑板车定位方法包括以下步骤:
步骤1,获取待测区域的基准点GPS坐标,及AP热点与基准点之间的位置关系,得到AP热点的GPS坐标,以图2为例,AP热点位置的计算公式,A点的位置是已知的(x0,y0),AP热点到AC,AB的距离分别为d1,d2,那么以A点为相对点时,AP的热点的坐标为(x0+d1,y0-d2),以其他的位置计算方式类似。
步骤2,在位置服务器中存储所述AP热点的MAC地址,以及所述AP热点的地理位置、所述AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值;所述地理信息包括AP热点的GPS坐标、所在楼层信息;
步骤3,当滑板车中控处于待测区域,需要定位时,滑板车中控的WIFI模块处于STA模式,扫描AP热点信号,获取扫描得到的AP热点信号广播的MAC地址以及RSSI衰减信号值,并发送到位置服务器;
步骤4,位置服务器检索扫描得到的AP热点的地理位置,并结合RSSI衰减信号值,计算出滑板车的地理位置。具体方法为:如图4所示,A,B,C为不同楼层的热点,设备上获取的信号强度分别为-40dbm,-80dbm,-60dbm。其在一个平面中,利用平面几何以及信号衰减模型求其交点,其交点坐标便是设备在俯视图上的位置,方可计算出滑板车大约在那一层中的具***置。
未知点先接收到来自三个不同已知位置的AP的RSSI衰减信号值,然后将依照信号传输模型将其转换成待测目标到相应AP的距离。无线信号在传输过程中通常会受路径损耗、阴影衰落等的影响,接收信号功率随距离的变化可由信号传输模型给出。在大厦里的信号传输模型如下:
Pr(d)=K-10εlg(d);
其中,Pr(d)是RSSI衰减信号值;d代表滑板车中控和AP热点之间的距离,ε代表非自由空间的损耗系数,K是常数,ε的值为1.5075,K是如下常数:
K=10lg[Pr(d0)/0.001W]+20lg(d0)
其中d0为测试过程中,发射机到接收机的距离,K取多次测量的平均值。实验中测得K的值优选范围为-93~-92。
以下为本文的模型:A,B,C为不同的热点,设备上获取的信号强度分别为-40dbm,-80dbm,-60dbm。其坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)。设未知节点D的坐标为(x,y),A、B、C三点到D的距离分别为d1,d2,d3,则D的位置可由下列方程中的任意两个求得:
(x-x1)2+(y-y1)2=d12
(x-x2)2+(y-y2)2=d22
(x-x3)2+(y-y3)2=d32
求解此方程组,可得D点的位置坐标。
位置服务器将计算得到的地理位置传递给滑板车中控和/或位置服务器上web页面和/或移动终端。
在本实施例的方法中,记录的信息相对比较完整,因此在后期计算上的工作量要小很多,因此存在的误差要比其他方式来的更小一些,提高了准确度。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电动滑板车定位方法,包括以下步骤:
步骤1,获取待测区域的基准点GPS坐标,及AP热点与基准点之间的位置关系,得到AP热点的GPS坐标;
步骤2,在位置服务器中存储所述AP热点的MAC地址,以及所述AP热点的地理位置、所述AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值;所述地理位置 包括AP热点的GPS坐标、所在楼层信息;
步骤3,当滑板车中控处于待测区域,需要定位时,滑板车中控的WIFI模块处于STA模式,扫描AP热点信号,获取扫描得到的AP热点信号广播的MAC地址以及RSSI衰减信号值,并发送到位置服务器;
步骤4,位置服务器检索扫描得到的AP热点的地理位置,并结合RSSI衰减信号值,计算出滑板车的地理位置;
计算滑板车的地理位置的具体方法为:滑板车中控先接收至少三个不同已知位置的AP的RSSI衰减信号值,然后依照信号传输模型将相应AP的RSSI衰减信号值转换成滑板车中控到相应AP的距离;信号传输模型如下:
Pr(d)=K-10εlg(d);
其中Pr(d)是RSSI衰减信号值;d代表滑板车中控和AP热点之间的距离,ε代表非自由空间的损耗系数,K是常数;
根据至少两个滑板车中控到相应AP的距离及相应AP热点的位置,计算出滑板车中控的地理位置。
2.根据权利要求1所述的电动滑板车定位方法,其特征在于,
ε的值为1.5075,K的值为-93~-92。
3.根据权利要求2所述的电动滑板车定位方法,其特征在于,位置服务器计算滑板车中控的地理位置的方法为:根据扫描得到的AP热点的GPS坐标,利用平面几何,计算滑板车中控的GPS坐标;然后根据扫描得到的AP热点的楼层信息,判断滑板车中控所在的楼层。
4.根据权利要求1所述的电动滑板车定位方法,其特征在于:位置服务器将计算得到的地理位置传递给滑板车中控和/或位置服务器上web页面和/或移动终端。
5.根据权利要求1所述的电动滑板车定位方法,其特征在于:AP热点与基准点之间的位置关系为AP热点到各个基准点的直线距离,或AP热点到基准点之间连线的最短距离,或AP热点到各个基准点的直线距离以及角度信息。
6.一种应用权利要求1-5中任一项所述的电动滑板车定位方法的中控***,其特征在于:包括滑板车中控,位置服务器;滑板车中控包括GPS定位模块、CPU、WIFI模块、MCU模块;
滑板车中控通过异步收发器与蜂窝网络模块进行通信,实现与互联网通信,通过通信模块与位置服务器通信连接,滑板车中控的WIFI模块设置为STA模式;滑板车的中控在互联网上通过IP地址找到对应的位置服务器;
在位置服务器中,存储AP热点的GPS坐标、MAC地址、楼层信息,以及AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值。
7.根据权利要求6所述的电动滑板车中控***,其特征在于:滑板车中控还包括BLE蓝牙模块。
8.根据权利要求6所述的电动滑板车中控***,其特征在于:还包括移动终端,所述移动终端与位置服务器和/或滑板车中控通信连接。
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