室内定位系统毕业设计论文

室内定位系统毕业设计论文内容摘要：

就行。 第二条是 Skyhook 的金矿所在。 对于 Skyhook 如何知道每个 AP 的坐标信息有两种说法： 1. 有一种说法是靠网友自己搜集，然后发给 Skyhook， Skyhook 会付钱。 2. 不过官方网站上的说法是开着车满大街转悠，边走边采集 AP 信号，并用 GPS定位，从而就有了坐标信息。 而且他们会定期重新开车采集数据，以适应热点的变化。 相对之下，第 2 条更靠 谱，而且成本并不高。 比方说采集北京，设备上一个带 GPS 和 wifi 的 PDA 足以，然后装到出租车上，每月给司机 200、 300 的，让他就正常拉客人。 只要有 5 个司机合作，数据就采集下来了，并不断地更新。 司机也一定会很乐呵，这纯粹是无成本的额外收入呀，还能享受一下 GPS。 所以现阶段在大陆地区只有北京能用，不知道在中国有没有其他网络应用可以实现wifi 定位。 wifi 定位精度比 GPS 要低，受服务范围限制，而且没有方向、速度等数据，不能导航，更不能离线使用。 不过它有比 GPS 更优越的地方，就是在人口、楼群越密集的地方，使 用的效果会更好。 GPS 启动时间长，在室内是无效的，天气不好的时候表现也欠佳，楼群太密集的地方也不太好用。 而这些因素都被wifi 定位克服了。 定位运用的各种测量方法 第 13 页 共 37 页 通过传播时间测量方法 它通过在已知传播速度的情况下，无线电波传播的距离与它传播的时间成正比。 但上述方法存在两个问题，影响了方法的使用性： 第一是时钟精度。 因为蓝牙信号的传播速度很快，又考虑到各种延迟，所以为了减小测量误差必须使用高精度的时钟，时间单位采用 ns，这对硬件的要求过高，不实用。 第二是时钟同步。 参与同一个定位过 程的参考点之间必须保证时钟的同步，这样才能保证测量结果的正确性和精度。 信号衰减测量方法 在理想的传播环境下，无线信号的衰减与 1／ r2成正比 (其中 r为传播距离 )。 但实际上，无线信号在空间传播时能量的衰减是多种因素共同作用的结果，而不单单与传播距离有关。 在一个地形地物较为复杂的环境中，无线信号传播时的衰减会受到反射、折射、多径效应等多种因素的影响，所以这种利用能量衰减测量距离的方法不如传播时间测量方法精度高。 改进的 TOA 算法 从可行性和精度两个方面综合考虑之后，我们决定采用依靠经验的 定位方法：它同样是基于无线电波能量来定位的，不同的是它不是根据能量衰减与距离平方的正比关系来计算距离，而是通过一个数据库来记录一定数量的参考位置的信号强度，然后把待测物体检测到的信号强度与之相比而得到待测物体的信号强度。 如果参考位置足够多的话，这种方法具有很好的精度，并且不受实际地理位置的影响，因为参考位置正是从实际的测量中来的。 这种方法的一个缺陷是它要求每次实施时要测量大量的参考位置上的信号强度，并且随着时间推移，地理环境必定会有所改变，这时又要对所有的参考位置重新进行测量。 第 14 页 共 37 页 如图 4 所示，系统从检测到的有 效蓝牙点 (通过 ID 判断 )选取三个点利用图3 所示方法定位。 我们检测到的信号强度值在 263～ 230，随着距离增大而减小，但不是线性变化。 通过数据分析发现 0～ 3 m， 3～ 6 m， 6～ 9 m 区间内可以近似成三个线性区间。 于是分别测量并统计了一些蓝牙点 0， 3， 6， 9 m 的信号强度值，用来辅助计算。 蓝牙信号强度数据拟合结果如图 5 所示。 本章总结 本章介绍 GPS 相关内容以及常用的几种距离算法 第三章无线定位系统和物联定位系统的介绍 无线定位系统方案 系统方案 系统包含三部分：定位 标签、定位传感器和定位引擎软件。 其中： ①定位标签由电池供电，在定位传感器信号覆盖的范围内自由移动，发射和接收 CSS 射频信号，测量与传感器之间的距离； 第 15 页 共 37 页 ②定位传感器位置固定，能够与标签进行通讯，对标签进行测距和控制。 同时定位传感器还负责组网和数据通信，回传系统数据给定位软件平台； ③定位引擎软件管理所有的传感器和标签，获取、分析并传输位置信息给用户和其他相关信息系统。 并可对整个系统进行网络和性能配置。 图 1 典型的系统配置结构图 第 16 页 共 37 页 图 2 多楼层无缝定位示意图 特点与指标 (1) 物联（脉冲 ）定位系统的性能指标 ①最高 精度达 60cm 的实时 2D 定位，数据刷新率达到 5HZ； 一般定位精度12 米。 ② 支持 ISM 通讯频段的定位信号处理，功耗低于 100mW； ③ 工业级设计，温度为 20~60 度， IP65 防护等级； ④扩展组网通信：传感器与标签之间的典型通讯距离为 60 米（视实际情况会有所不同），区域感知范围为 60 米，一维定位长度为 60 米，二维定位面积大小为 40 米 X40 米； （ 2） 超宽带射频技术 UWB 定位技术指标 ① 物三维位置信息，并通知监控中心。 ② 蜂窝状子区域定位管理，能够覆盖 无限空间范围内的人、物。 ③ 能对人员的位置、行进路线、距离、速度进行监控与统计。 ④ 支持 2D/3D 定位，在 3D 模式下，定位精度达到 15cm。 ⑤ 能对人员的停留时间、地点到达次数等数据进行分析。 ⑥ 根据客户的需求生成并存储各种数据，为后场馆以及客户管理提供参考依据。 （ 3） WIFI、 RFID 实时定位 ① 在无线信号覆盖区域内，标签自动漫游。 完成人员及资产实施定位跟踪。 定位精度可达 3 到 5 米，成本低，施工维护简单。 ② 读卡器专利技术，扩展能力强，多频段设计，支持以太网、 RS485 总线、WIFI 无线传输等，此 外容易和 GPS、 GPRS、 3G 等技术整合，实现无缝定位。 ③室外涵盖距离： 最远 200 米（ 650 英尺） ④室内涵盖距离： 最远 80 米（ 260 英尺） 第 17 页 共 37 页 LocateSYS 物联定位系统 系统概述 LocateSYS 物联定位系统 174。 是采用基于线性调频扩频技术构建的定位系统，该系统可以实现 米以内的定位精度，这是 WIFI、 ZigBee 和 RFID 技术所不能达到的。 系统包含三部分：定位标签、定位传感器和定位引擎软件。 其中： ①定位标签由电池供电，在定位传感器信号覆盖的范围内自由移动，发射和接收 CSS 射频信号，测量与传感器之间的距离； ②定位传感器位置固定，能够与标签进行通讯，对标签进行测距和控制。 同时定位传感器还负责组网和数据通信，回传系统数据给定位软件平台； ③定位引擎软件管理所有的传感器和标签，获取、分析并传输位置信息给用户和其他相关信息系统。 并可对整个系统进行网络和性能配置。 典型的系统配置结构如图： 第 18 页 共 37 页 工作原理 在该系统中，标签与传感器之间采用对称双边双向时间同步技术（ SDSTWR：Symmetrical DoubleSided Two Way Ranging）测 量直线距离，获得标签与多个固定位置传感器之间的直线距离，通过专用的算法解算标签的坐标。 由于采用基于时间的测距技术，确保了较高的定位精度和室内应用环境的可靠性，而通常这些室内应用极具挑战性：墙壁和金属物的反射，导致较强的多路径效应。 LocateSYS 物联定位系统通过软硬件的专门设计大大减少了这些影响； 传感器通常按照蜂窝单元 (Cell)的形式进行组织，典型的划分方式是矩形单元，附加的传感器根据其几何覆盖区域进行增加；每个定位单元中，主传感器配合其他传感器工作，并与单元内所有检测到位置的标签进行通讯；通过类似 于移动通讯网络的蜂窝单元组合，能够做到较大面积区域的覆盖； 标签的位置通过标准以太网线发送到定位引擎软件；定位引擎软件将数据进行综合，并通过 API 接口传输到外部程序或 LocateSYS 定位软件平台，实现空间信息的处理以及信息的可视化； 由于标签能够在不同定位单元 (Cell)之间移动，定位引擎软件能够自动在一个主传感器和下一个主传感器之间实现切换。 在建立系统时，需要对整体的多单元空间结构指定参考坐标系。 当标签在参考坐标系内的多个单元中移动时，可视化模块能够实时显示标签位置。 针对实际的应用， LocateSYS 通过应用的不同环境和需求设计了满足应用需求和物理环境的系统。 考虑：定位区域的几何划分，不同区域的定位精度要求，哪些物体附着定位标签，哪一种速度是正常的，期望物体间产生何种的操作与交互行为，哪些是固定或未加标签的物资，电池寿命的需求，供电的方式或以太网通讯的方式，与其他 RF 系统的融合等等。 特点与指标 （ 1） LocateSYS 物联定位系统的特点为： ①定位精度高：采用时间测距、专用算法和特殊的抗干扰设计； ②多种应用场合：定位传感器根据配置和部署方式的不同，可以实现区域感 第 19 页 共 37 页 知、一维定位、二维定位三种 不同的应用。 ③范围可扩展：通过多个定位单元可以扩大覆盖范围； 部署简单：定位传感器之间无需时间同步； ④定位稳定：采用到达时间测距技术，不受无线信号强度值变化的影响； ⑤接口丰富：软件引擎平台提供坐标数据通过网络输出接口，结合LocateSYS 定位软件平台可以提供 .NET API 接口； ⑥节能设计：标签内置灵敏的振动传感器，尽可能节约电能，延长使用时间。 （ 2） LocateSYS 物联定位系统的性能指标： 系统定位精度：室内 *1二维 米，室外 *1二维 米； 数据刷新率： 1Hz； 标签使用时间： 1000mAH 电量， 1Hz，标签每天工作 6 小时情况下，为一个月； 定位数据延迟： 2 秒； 扩展组网通信：传感器与标签之间的典型通讯距离为 60 米（视实际情况会有所不同），区域感知范围为 60 米，一维定位长度为 60 米，二维定位面积大小为 40 米 X40 米； 单元覆盖范围：开阔环境 60 米； *1室内室外均为典型环境，即没有大型遮挡物、大面积树木和金属，没有混凝土或砖墙阻隔 产品资料 物联定位传感器 WLSENSOR2020 室内型定位传感器。 第 20 页 共 37 页 重量： 350 克 体积： 160mmX160mmX40mm 安装：螺孔固定 IP 地址：可配置 以太网： RJ45 接口 供电： 12VDC，功耗 3 瓦 天线：外置 天线， SMA 接头 工作频率： ISM 工作条件：温度 20℃ 60℃（标准） 湿度 095% （无冷凝） 物联定位标签标准型 WLSENSOR2060X 重量： 48 克 体积： 供电：锂电池，容量 650mAH 天线：内置 天线 工作频率： ISM 工作条件：温度 20℃ 60℃（标准） 湿度 095% （无冷凝） 物联定位标签扩展型 WLSENSOR2060EX 可扩展定位标签（带按键和语音播报） 重量： 100 克 体积： 佩戴方式：挂绳 供电：。 工作时间：。 天线：内置 天线 工作频率： ISM 第 21 页 共 37 页 物联定位引擎软件 WLLEC 应用领域 LocateSYS物联定位系统凭有着广泛的应用领域：人员管理、资产管理、仓储物流、自动控制、智能监控，其中包括： ※ 人员管理：人员监控、人员定位、医疗看护、 ICU 管理、病区管理； ※ 安全管理：紧急状况和涉及限制区域的特殊场所人员管理、跟踪； ※ 资产管理：贵重资产、车辆定位等； ※ 仓储物流：全自动仓库、货物监控； ※ 自动控制：生产自动化、机械自动化控制； ※ 智能监控：闸口控制、人员和机械监控等。 本章总结 主要介绍无线定位和物联定位系统的原理、性能、特点。 最后归结于 wifi的室内定位系统 第四章 基于 WiFi 的室内定位系统设计与实现 系统设计 本系统可为移动终端客户在展馆、商场、 校园等应用场景提供定位服务。 鉴于移动终端 受到计算能力、 存储 容量和电池电量等诸多限 制，所以仅完成简单的信号采集工作，定位计 算由定位服务端完成。 定位系统的架构体系如图 1 所示。 服务端 主要负责定位计算和响应终端的定位请求。 基于负载均衡考虑，响 第 22 页 共 37 页 应位置请求的 Web 服务 器和运行定位计算的定位服务器分离， 数据交 换方式采用客户端和 Web 服务器相同的数据 交换方式。 客户端依附于具体对象，主要负责 采集周边 AP 的无线信号强度，并向服务端提 交信号特征， 服务器使用客户端采集的信号特 征进行定位计算，获得移动终端的位置估计。 客户端和服务端通信采用标准的 HTTP 协 议，编程方便，可扩展性好，客户端程序功能 可根据需要进行扩充。 图 1 定位系统网络结构 图 2 为本定位系统的。