多功能智能室內定位導航儀設計案例

　　三、方案設計

　　3.1 系統功能實(shí)現原理(除圖片外需有文字介紹)

　　3.1.1定位實(shí)現方法:

　　STEVAL實(shí)驗板提供LSM303DLH(六軸地磁模塊)和LPR430AL(兩軸橫滾俯仰陀螺儀) LY330ALH(一軸偏航陀螺儀)，利用六軸地磁模塊中的三軸加速度傳感器測量間隔一定短時(shí)間間隔后的相對板平面的加速度，并且利用 ，并且進(jìn)行累加，可以得到在不同時(shí)間相對于板平面的速度 ，然后利用陀螺儀可以測量的加速度對以上的速度進(jìn)行變換，從而得到在真實(shí)空間中的三個(gè)方向的速度分量(以豎直向上為z軸正方向，x，y可以具體定義，滿(mǎn)足三維直角坐標系關(guān)系)?？紤]到角度量是標量，但是無(wú)窮小量是矢量，那么可以利用公式 得到在較短時(shí)間內的坐標系沿三個(gè)方向的旋轉變換(在實(shí)際中利用很短的時(shí)間來(lái)替代)。

　　坐標系轉換公式：

　　其中分別是沿x，y，z三個(gè)方向在短時(shí)間內的轉過(guò)的夾角，不斷的利用以上轉換公式可以得到當前實(shí)驗板坐標系和真實(shí)空間坐標系的轉動(dòng)關(guān)系，利用可以逆向推導出，(在真實(shí)空間坐標系中的三個(gè)速度分量)，再利用這三個(gè)速度分量可以計算出位移，從而實(shí)現在定位。

　　3.1.2導航實(shí)現方法：

　　由于具體路線(xiàn)的計算都集中在手機中，而傳感器部分僅負責信息的采集，而手機的計算，顯示功能都十分的強我們可以將比較復雜的地圖和算法應用在手機中。

　　而Android手機一般是大屏幕觸摸，終點(diǎn)確定，位置校準都很方便，導航是需要有點(diǎn)考慮的地方。

　　我們的地圖在手機的存儲中分為兩層，底層存儲的是地圖的拓撲結構，可以根據如今的位置，使用最短路徑算法等路徑算法找到要提示的行進(jìn)方向。而頂層存儲的是地圖的顯示路徑，可以在屏幕上進(jìn)行顯示并進(jìn)行引導。而在行進(jìn)過(guò)程中也要通過(guò)傳感器確定使用者的運動(dòng)方向和位置進(jìn)行實(shí)時(shí)計算，提示出最新的引導方向。

　　3.1.3 RFID校正：

　　由于系統是開(kāi)環(huán)系統，定位的方法利用加速度計算位移，角速度確定轉動(dòng)方向的方法來(lái)最終獲取位移信息從而獲得位置信息，但是在實(shí)際中會(huì )出現以下問(wèn)題：1、線(xiàn)加速度和角速度的獲取是間隔采樣獲得 2、實(shí)際情況中采用的是差分求和而不是積分會(huì )引入誤差 3、在獲取轉動(dòng)方向的時(shí)候默認 等價(jià)，但在實(shí)際中不等價(jià)，因為宏觀(guān)的角度并非矢量4、傳感器本身誤差的存在

　　考慮到誤差隨著(zhù)時(shí)間和位移的積累會(huì )大到有明顯影響，所以需要進(jìn)行校正：1)射頻標簽來(lái)進(jìn)行校正：在室內的固定地點(diǎn)放入射頻標簽，實(shí)驗板上加入RFID reader模塊，當到達指定地點(diǎn)是，用戶(hù)可通過(guò)刷卡形式進(jìn)行校正。在進(jìn)一步設計中可以考慮使用在固定地點(diǎn)放入大功率信號發(fā)射器，在用戶(hù)路過(guò)時(shí)自動(dòng)接收信號進(jìn)行校正。

　　2)人工校正：用戶(hù)可以通過(guò)手機在觀(guān)察到特定位置后可以自行校正，在比較容易識別的特殊位置，用戶(hù)可以通過(guò)觸屏進(jìn)行校正，從而輔助射頻校正，實(shí)現更好的校正效果

　　圖3.1.1 硬件架構圖

　　圖3.1.2 系統硬件結構框圖