[实用新型]一种基于智能手机的混合定位系统

说明书

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系统。

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系统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定位系统还具有穿透力强、抗多径效果好、系统复杂度低等优点。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系统，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，有效解决室内定位系统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系统，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系统，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。