基于Arduino的Wi-Fi室內(nèi)定位裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于無線定位領(lǐng)域，具體地說，涉及一種基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)的快速增加，人們對定位與導(dǎo)航的需求日益增大，尤其在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，如機(jī)場大廳、展廳、倉庫、超市、圖書館、地下停車場、礦井等環(huán)境中，常常需要確定移動(dòng)終端或者持有者、設(shè)施與物品在室內(nèi)的位置信息。但是受定位時(shí)間、定位精度以及復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境等條件的限制，往往導(dǎo)致室內(nèi)定位的精度難以達(dá)到要求。
[0003]全球定位系統(tǒng)(GPS)是在室外環(huán)境獲取位置信息的最常用方式，但由于衛(wèi)星信號容易受到各種障礙物遮擋，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)并不適用于室內(nèi)。
[0004]現(xiàn)有室內(nèi)無線定位系統(tǒng)主要采用移動(dòng)基站、紅外、超聲波、藍(lán)牙、W1-Fi, RFID等短距離無線技術(shù)。但是，基于移動(dòng)基站的定位系統(tǒng)依賴于移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施，其定位精度取決于基站塔臺的分布密度，目前還無法滿足室內(nèi)房間級別的定位精度要求。采用紅外線和超聲波的定位方式易受現(xiàn)場中建筑物介質(zhì)的遮擋?；谒{(lán)牙的定位方式可探測的距離較近，也容易受介質(zhì)遮擋，而且紅外、超聲波以及藍(lán)牙定位方式都需要不同程度在室內(nèi)布設(shè)相應(yīng)的環(huán)境硬件設(shè)施，無法滿足及時(shí)布設(shè)的需求。相對而言，基于W1-Fi的定位方式比較適合室內(nèi)場合。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了解決上述的問題，本實(shí)用新型提供了一種基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置，該裝置將W1-Fi精準(zhǔn)定位與GPS粗略定位相融合，能夠解決GPS定位不準(zhǔn)甚至無法定位的缺點(diǎn)，減少了室內(nèi)定位的盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)對建筑物內(nèi)重要物體和人員的精準(zhǔn)定位和位置跟蹤。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置，包括SIM908模塊、Arduino控制模塊、AR9331模塊，所述SM908模塊及AR9331模塊分別與Arduino控制模塊串口連接并雙向通信；它還包括供電電源以及將所述供電電源轉(zhuǎn)換成各個(gè)模塊工作電壓的電源轉(zhuǎn)換模塊，所述電源轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與各個(gè)模塊連接。
[0008]作為限定，所述電源轉(zhuǎn)換模塊包括用于將供電電源轉(zhuǎn)換成5V直流電壓的AP1509-5.0芯片、用于將AP1509-5.0芯片轉(zhuǎn)換的電壓轉(zhuǎn)換成3.3V直流電壓的AS1117-3.3芯片，所述AP1509-5.0芯片的輸出端與SM908模塊、Arduino控制模塊的電壓輸入端連接，所述AS1117-3.3芯片的輸出端與AR9331模塊的電壓輸入端相連接。
[0009]作為進(jìn)一步的限定，所述Arduino控制模塊的核心芯片為ATmega64A。
[0010]作為更進(jìn)一步的限定，所述AR9331模塊內(nèi)部集成有W1-Fi單元。
[0011]本實(shí)用新型還有一種限定，所述供電電源為干電池。
[0012]由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的技術(shù)進(jìn)步在于:
[0013](I)本實(shí)用新型利用W1-Fi網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無線定位，其部署廣泛且成本較低，克服了單一 GPS定位在室內(nèi)定位方面的缺陷，完善了室內(nèi)定位服務(wù)，而且室內(nèi)定位精度可達(dá)到50cm，可滿足大多數(shù)室內(nèi)定位的需求。
[0014](2)本實(shí)用型新采用Arduino模塊作為控制和管理核心，該模塊為工業(yè)級開源模塊，成本低，可靠性及穩(wěn)定性高。
[0015](3)本實(shí)用新型以SM908模塊內(nèi)嵌的GPS完成系統(tǒng)的首次粗略定位，該模塊將GPRS和GPS整合在SMT封裝里，體積小，便于集成和安裝在物體上或攜帶在需要被定位的人員身體上以實(shí)現(xiàn)定位。
[0016](4)本實(shí)用新型運(yùn)用AR9331子模塊的內(nèi)嵌W1-Fi單元實(shí)現(xiàn)二次精準(zhǔn)定位，該模塊支持400MHz主頻處理器并可實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌基本定位算法，使得搜索W1-Fi熱點(diǎn)數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)定位的速度大大提高。
[0017](5)本實(shí)用新型采用低功耗元件及模塊，供電電源采用干電池，安全可靠，避免了充電電池和鋰電池在安全方面的隱患，更好地保障被定位的重要物體或人員的安全，同時(shí)保障該室內(nèi)定位裝置在倉庫等地方使用時(shí)的防火安全。
[0018]綜上可見，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低、方便攜帶，可減少盲區(qū)從而實(shí)現(xiàn)快速、高精度的定位。此外，采用干電池供電，極大地提高了安全系數(shù)。
[0019]本實(shí)用新型適合對建筑物內(nèi)重要物體或者人員的精確定位及位置跟蹤。
[0020]本實(shí)用新型下面將結(jié)合說明書附圖與具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的原理框圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置
[0024]如圖1所示，本實(shí)施例包括SM908模塊、Arduino控制模塊、AR9331模塊、供電電源及電源轉(zhuǎn)換模塊。其中SM908模塊及AR9331模塊分別與Arduino控制模塊串口連接并雙向通信；電源轉(zhuǎn)換模塊用于將供電電源轉(zhuǎn)換成各個(gè)模塊工作電壓，所述電源轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與各個(gè)模塊連接。本實(shí)施例中上述各個(gè)模塊間的具體電路連接關(guān)系如圖2所示。
[0025]①Arduino控制模塊
[0026]該模塊作為整個(gè)設(shè)備的控制核心，通過串行通信控制并協(xié)調(diào)管理SM908模塊和AR9331模塊，Arduino控制模塊與SM908模塊全雙工通信、Arduino控制模塊與AR9331模塊也全雙工通信，該Arduino控制模塊采用ATmega64A芯片。
[0027]②SM908 模塊
[0028]該模塊基于SM908芯片，它是集成GPS導(dǎo)航技術(shù)的四頻GSM/GPRS芯片。其中，采用GPS定位用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例室內(nèi)定位裝置的首次粗略定位，該模塊還可實(shí)現(xiàn)GPRS上網(wǎng)并與服務(wù)器數(shù)據(jù)通信。
[0029]③AR9331 模塊
[0030]該模塊基于AR9331芯片，并且內(nèi)部集成了 W1-Fi單元，用于實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例室內(nèi)定位裝置的二次精準(zhǔn)定位。
[0031]④供電電源
[0032]本實(shí)施例的電源模塊采用4節(jié)干電池供電，電壓為直流電壓6V。
[0033]⑤電源轉(zhuǎn)換模塊
[0034]電源轉(zhuǎn)換模塊包括串行連接的AP1509-5.0芯片和AS1117-3.3芯片，AP1509-5.0芯片與供電電源連接，AP1509-5.0芯片將供電電源的6V直流電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電壓，AS1117-3.3芯片將AP1509-5.0芯片轉(zhuǎn)換后的5V直流電壓轉(zhuǎn)換成3.3V直流電壓，轉(zhuǎn)換后的5V直流電壓與SM908模塊、Arduino控制模塊的電壓輸入端連接，3.3V直流電壓與AR9331模塊的電壓輸入端相連接。
[0035]本實(shí)施例的基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置(以下或簡稱“定位裝置)安裝在需要被定位的物體上或攜帶在需要定位的人員身上，該定位裝置接收到建筑物內(nèi)的后臺服務(wù)器的定位請求后開始進(jìn)行定位，并將定位信息返回到后臺服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了對該建筑物內(nèi)重要物體或人員的精準(zhǔn)定位及位置跟蹤。
[0036]該定位裝置的具體工作原理為:
[0037]( I)定位裝置的初始化
[0038]A.接通定位裝置的供電電源開關(guān)；
[0039]B.電源轉(zhuǎn)換模塊開始工作，將6V直流供電電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓5V和直流電壓
3.3V，直流電壓5V用于為Arduino模塊、SM908模塊供電，直流電壓3.3V用于為AR9331模塊供電；
[0040]C.Arduino模塊、SM908模塊、AR9331模塊上電復(fù)位進(jìn)行初始化，這三個(gè)模塊的初始化工作包括驅(qū)動(dòng)程序載入、W1-Fi功能初始化、W1-Fi熱點(diǎn)數(shù)據(jù)表載入、GPS、GPRS (GSM)模塊初始化等。
[0041](2)定位過程
[0042]A.當(dāng)該定位裝置接受到后臺服務(wù)器通過W1-Fi或GSM/GRPS方式發(fā)送的定位請求后，Arduino模塊先向SM908模塊發(fā)送定位請求，SIM908模塊通過內(nèi)嵌的GPS完成首次粗略定位(定位精度為10m)，并將該定位信息通過串行口返回給Arduino模塊；
[0043]B.Arduino模塊收到該粗略定位信息后，向AR9331模塊發(fā)送二次精準(zhǔn)定位請求，由AR9331模塊中的內(nèi)嵌W1-Fi單元實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的二次定位，此定位精度可以達(dá)到50cm。二次精準(zhǔn)定位的原理為:當(dāng)AR9331模塊的內(nèi)嵌W1-Fi單元收到定位請求后，啟動(dòng)W1-Fi單元的定位功能，在SM908模塊的GPS首次粗略定位精度1m的基礎(chǔ)上，對定位裝置所處的建筑物內(nèi)W1-Fi熱點(diǎn)絕對位置和相對位置的數(shù)據(jù)表進(jìn)行檢索，采用信號強(qiáng)度、SSID與熱點(diǎn)MAC地址匹配技術(shù)實(shí)現(xiàn)熱點(diǎn)匹配，然后通過空間距離后方交會方法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。為提高檢索效率，檢索時(shí)只檢索與需要被定位裝置直線距離在20m范圍內(nèi)的熱點(diǎn)(如果20m內(nèi)無熱點(diǎn)，自動(dòng)以5m為步長增加檢索范圍)進(jìn)行熱點(diǎn)匹配。
[0044](3)定位數(shù)據(jù)返回
[0045]AR9331模塊的二次精準(zhǔn)定位后的定位數(shù)據(jù)通過串行口返回Arduino模塊，Arduino模塊通過W1-Fi接入方式或GPRS/GSM方式將定位數(shù)據(jù)返回給后臺服務(wù)器。至此，一個(gè)定位過程完成。
[0046]最后應(yīng)說明的是:以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用信息進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置，其特征在于:包括SIM908模塊、Arduino控制模塊、AR9331模塊，所述SM908模塊及AR9331模塊分別與Arduino控制模塊串口連接并雙向通信；它還包括供電電源以及將所述供電電源轉(zhuǎn)換成各個(gè)模塊工作電壓的電源轉(zhuǎn)換模塊，所述電源轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與各個(gè)模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述電源轉(zhuǎn)換模塊包括用于將供電電源轉(zhuǎn)換成5 V直流電壓的AP1509-5.0芯片、用于將AP1509-5.0芯片轉(zhuǎn)換的電壓轉(zhuǎn)換成3.3V直流電壓的AS1117-3.3芯片，所述AP1509-5.0芯片的輸出端與SM908模塊、Arduino控制模塊的電壓輸入端連接，所述AS1117-3.3芯片的輸出端與AR9331模塊的電壓輸入端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述Arduino控制模塊的核心芯片為ATmega64A。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述AR9331模塊內(nèi)部集成有W1-Fi單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的基于Arduino的W1-Fi室內(nèi)定位裝置，其特征在于:所述供電電源為干電池。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于Arduino的Wi-Fi室內(nèi)定位裝置，它包括SIM908模塊、Arduino控制模塊及AR9331模塊，所述SIM908模塊及AR9331模塊分別與Arduino控制模塊串口連接并雙向通信；它還包括供電電源以及將所述供電電源轉(zhuǎn)換成各個(gè)模塊工作電壓的電源轉(zhuǎn)換模塊，所述電源轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與各個(gè)模塊連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低、方便攜帶，可減少盲區(qū)從而實(shí)現(xiàn)快速、高精度的定位，并且采用干電池供電，極大地提高了安全系數(shù)。本實(shí)用新型適用于對倉庫等建筑物內(nèi)重要物體或者人員的精確定位及位置跟蹤。
【IPC分類】H04W4-04, G01S19-45, H04W64-00
【公開號】CN204539488
【申請?zhí)枴緾N201520272892
【發(fā)明人】單博
【申請人】石家莊高新區(qū)螢火軟件科技有限公司
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月30日