CN206369546U - 一种基于智能手机的混合定位*** - Google Patents
一种基于智能手机的混合定位*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN206369546U CN206369546U CN201621460324.4U CN201621460324U CN206369546U CN 206369546 U CN206369546 U CN 206369546U CN 201621460324 U CN201621460324 U CN 201621460324U CN 206369546 U CN206369546 U CN 206369546U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- mobile phone
- beacon
- inertia
- calculation module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Navigation (AREA)
- Telephone Function (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种基于智能手机的混合定位***，包括信标设备与手机端；信标设备包括声波模块与WIFI模块；手机端包括信标检测模块和基于惯性的定位模块；所述信标检测模块包括WIFI接收模块以及用以接收声波信号的麦克风,该模块通过测量声波信号与射频信号到达的时间差来计算手机到信标设备的距离。所述基于惯性的定位模块与所述信标检测模块相连，所述基于惯性的定位模块包括方向计算模块、距离计算模块；所述方向计算模块包括罗盘和陀螺仪，用以判断用户的移动方向；所述距离计算模块包括加速度传感器与陀螺仪。本实用新型结构简单，将基于TDOA的无线定位技术与惯性定位技术相结合，有效解决室内定位***在精度和成本间的矛盾问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线定位领域，特别是一种基于智能手机的混合定位***。
背景技术
随着无线网络和智能终端的普及，基于位置的服务受到越来越多的关注，并在交通引导、兴趣点查询、车辆跟踪、紧急救援、网络社交等领域显示出巨大的活力。其中，定位技术是实现基于位置的服务的必要前提和关键。GPS***是目前应用最广的定位技术，具有精度高、覆盖范围广等技术优势。但由于卫星信号无法穿透障碍物，不能适用于封闭的室内环境中。为了解决室内的定位问题，人们提出了许多基于各种室内定位技术，包括无线定位和惯性定位。
无线定位是依据无线信标传播的某些物理属性来确定节点间的空间关系。基于RSSI的指纹定位是目前最常见的室内无线定位方法。RSSI指纹定位方法是基于场景分析原理，它利用信标节点覆盖范围内信号强度变化的分布情况，收集定位场景的RSSI信号特征（位置指纹）构建指纹库，然后通过匹配在线测量与指纹库来估算目标的位置。基于RSSI的指纹定位方法无需测距，能适应室内复杂的多径传输特性，具有成本低、易实现等优点。但存在两方面缺陷：（1）指纹地图的建立和更新需要消耗大量的人工成本；（2）误差较大（一般大于2米）；并且定位结果很不稳定。超宽带定位（UWB）是一种新兴的无线定位技术。UWB极宽的带宽使得测量数据包到达的时间可以精确到纳秒，因此具有很高的测距精度，能提供亚米级的定位精度。此外，UWB定位***还具有穿透力强、抗多径效果好、***复杂度低等优点。但UWB设备价格比较昂贵，这也大大限制其应用普及。
惯性定位/导航是利用加速度计、陀螺仪、罗盘等惯性元件来测量运载体本身的运动参数，经过积分运算得到运载体的速度和位置，从而达到定位的目的。它能够不依赖任何外界信息，实时、连续、自主地测量并提供载体的全部运动参数信息（位置、速度、加速度、姿态等）用于导航和控制，同时对外界不产生任何暴露性的信息。但是它的缺点是，所提供的运动参数信息的误差会随着时间的增长而有逐渐增大的趋势。
综上所述，现有的室内定位技术在精度、稳定性、成本和便携性等方面还不能很好地满足应用的需要，这也限制了基于位置的服务在室内环境中的普及。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种基于智能手机的混合定位***，结构简单，将基于TDOA的无线定位技术与惯性定位技术相结合，有效解决室内定位***在精度和成本间的矛盾问题。
本实用新型采用以下方案实现：一种基于智能手机的混合定位***，包括信标设备与手机端；所述信标设备包括声波模块与WIFI发射模块；所述手机端包括信标检测模块和基于惯性的定位模块；所述信标检测模块包括WIFI接收模块以及用以接收声波信号的麦克风，该模块通过测量声波信号与射频信号到达的时间差计算手机到信标设备的距离。所述基于惯性的定位模块与所述信标检测模块相连，所述基于惯性的定位模块包括方向计算模块、距离计算模块；所述方向计算模块包括罗盘和陀螺仪，用以判断用户的移动方向；所述距离计算模块包括加速度传感器与陀螺仪。
进一步地，所述声波模块包括用以发射声波的外接扬声器。
进一步地，所述WIFI发射模块包括射频发射器。
与现有技术相比，本实用新型的结构简单，将惯性定位技术与基于TDOA的无线技术相结合，能适应复杂的室内环境。不仅可以有效地提高室内定位的精度和稳定性，而且大大降低部署成本，获得更好的经济效益。该技术可广泛应用于各种大型室内定位场景中。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种基于智能手机的混合定位***，包括信标设备与手机端；所述信标设备包括声波模块与WIFI发射模块；所述手机端包括信标检测模块和基于惯性的定位模块；所述信标检测模块包括WIFI接收模块以及用以接收声波信号的麦克风，该模块通过测量声波信号与射频信号到达的时间差计算手机到信标设备的距离。所述基于惯性的定位模块与所述信标检测模块相连，所述基于惯性的定位模块包括方向计算模块、距离计算模块；所述方向计算模块包括罗盘和陀螺仪，用以判断用户的移动方向；所述距离计算模块包括加速度传感器与陀螺仪。
在本实施例中，所述声波模块包括用以发射声波的外接扬声器。
在本实施例中，所述WIFI发射模块包括射频发射器。
较佳的，在本实施例中， 初始时，将信标设备预先部署在定位场景中的开阔地方，以便每个定位区域均能被无线信标的信号所覆盖。所述信标设备通过声波模块和wifi模块周期性发送声波信号和无线信标。其发送频率应尽量与人的行走频率相一致，即根据人的行走速度制定相应的扫描频率。所述声波模块通过一个外接扬声器来产生声波，声波频率可设置为18kHz-21kHz，即高于人的听力范围。
在定位阶段，用户通过手持手机端实现自身定位。所述手机端通过麦克风接收声波信号，并通过wifi接收模块搜索无线信标信号，然后判断该无线信标是否为视距传播。如果是视距传播，则启用采用基于测距的定位方法实现定位，否则通过基于惯性的定位模块实现定位。所述信标检测模块通过测量射频和声波信号的到达时间差计算手机到信标设备的距离，然后采用多边测量法实现定位。所述惯性的定位模块是通过方向计算模块和距离计算模块，分别计算用户的运动方向和距离，进而计算出用户的相对位移，从而实现定位。所述方向计算模块是通过罗盘和陀螺仪来推断用户的移动方向。所述距离计算模块通过计步模块和步长计算模块，分别计算用户的移动步数和步长，并依此计算移动距离。所述计步模块依据加速度传感器来统计用户的移动步数。计步模块仅当陀螺仪传感器的阈值超过0.3才开始测量加速度传感器数据，以便降低定位功耗。
值得一提的是，本实用新型保护的是硬件结构，至于控制方法与计算方法不要求保护。以上仅为本实用新型实施例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于智能手机的混合定位***，其特征在于：包括信标设备与手机端；所述信标设备包括声波模块与WIFI发射模块；所述手机端包括信标检测模块和基于惯性的定位模块；所述信标检测模块包括WIFI接收模块以及用以接收声波信号的麦克风, 该模块通过测量声波信号与射频信号到达的时间差来计算手机到信标设备的距离；所述基于惯性的定位模块与所述信标检测模块相连，所述基于惯性的定位模块包括方向计算模块、距离计算模块；所述方向计算模块包括罗盘和陀螺仪，用以判断用户的移动方向；所述距离计算模块包括加速度传感器与陀螺仪。
2.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的混合定位***，其特征在于：所述声波模块包括用以发射声波的外接扬声器。
3.根据权利要求1所述的一种基于智能手机的混合定位***，其特征在于：所述WIFI发射模块包括射频发射器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621460324.4U CN206369546U (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种基于智能手机的混合定位*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201621460324.4U CN206369546U (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种基于智能手机的混合定位*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206369546U true CN206369546U (zh) | 2017-08-01 |
Family
ID=59392812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201621460324.4U Active CN206369546U (zh) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | 一种基于智能手机的混合定位*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN206369546U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108151747A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-12 | 浙江大学 | 一种利用声信号与惯性导航融合的室内定位***及定位方法 |
| CN113055889A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-29 | 浙江大学 | 一种基于惯性测量单元共振特征的手机牧场检测与标定方法 |
-
2016
- 2016-12-29 CN CN201621460324.4U patent/CN206369546U/zh active Active
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108151747A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-12 | 浙江大学 | 一种利用声信号与惯性导航融合的室内定位***及定位方法 |
| CN108151747B (zh) * | 2017-12-27 | 2021-05-04 | 浙江大学 | 一种利用声信号与惯性导航融合的室内定位***及定位方法 |
| CN113055889A (zh) * | 2021-02-01 | 2021-06-29 | 浙江大学 | 一种基于惯性测量单元共振特征的手机牧场检测与标定方法 |
| CN113055889B (zh) * | 2021-02-01 | 2022-06-14 | 浙江大学 | 一种基于惯性测量单元共振特征的手机牧场检测与标定方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102419180B (zh) | 一种基于惯性导航***和wifi的室内定位方法 | |
| Shchekotov | Indoor localization method based on Wi-Fi trilateration technique | |
| Boukerche et al. | Localization systems for wireless sensor networks | |
| CN102158956B (zh) | 一种在无线传感器网络中基于rssi的改进加权三边定位方法 | |
| US9544740B2 (en) | Method, apparatus and computer program product for orienting a smartphone display and estimating direction of travel of a pedestrian | |
| CN108151747A (zh) | 一种利用声信号与惯性导航融合的室内定位***及定位方法 | |
| CN102123495A (zh) | 基于rssi校正的无线传感器网络质心定位算法 | |
| CN102932742A (zh) | 基于惯性传感器与无线信号特征的室内定位方法及*** | |
| WO2009099773A2 (en) | Systems and methods for providing location based services (lbs) utilizing wlan and/or gps signals for seamless indoor and outdoor tracking | |
| KR20170091811A (ko) | 블루투스 비콘의 rssi와 보행자 패턴의 가중치를 이용한 실내 위치 측위 방법 | |
| CN109298436A (zh) | 一种多信息融合的室内定位与导航方法 | |
| Billa et al. | An overview of indoor localization technologies: Toward IoT navigation services | |
| CN103513229A (zh) | 基于wifi信号的定位方法 | |
| CN111698774B (zh) | 基于多源信息融合的室内定位方法及装置 | |
| CN102469580A (zh) | 一种基于无线传感技术的移动定位服务*** | |
| Kim et al. | NLOS identification based UWB and PDR hybrid positioning system | |
| CN104181500A (zh) | 一种基于惯性信息和机会无线信号特征的实时定位方法 | |
| CN112102645A (zh) | 一种基于蓝牙aoa技术的室内定位寻车***及方法 | |
| CN104507097A (zh) | 一种基于WiFi位置指纹的半监督训练方法 | |
| Lategahn et al. | Tdoa and rss based extended kalman filter for indoor person localization | |
| CN109839613B (zh) | 一种使用路径信息校准的射频定位方法和装置 | |
| Tarrío et al. | Fusion of RSS and inertial measurements for calibration-free indoor pedestrian tracking | |
| CN206369546U (zh) | 一种基于智能手机的混合定位*** | |
| CN102547973A (zh) | 一种基于rssi的多传感器融合移动节点跟踪方法 | |
| Chiang et al. | Pedestrian tracking by acoustic Doppler effects |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |