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基于Bluetooth和TOA定位算法的圖書館導(dǎo)航系統(tǒng)

作者： 時(shí)間：2009-05-06 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
2.2 定位系統(tǒng)服務(wù)器端軟件設(shè)計(jì)
服務(wù)器端使用Asp.net開發(fā)，具備以下3項(xiàng)主要功能：在線書籍查詢；在線幫助服務(wù)；客戶端配置更新。
當(dāng)接收到客戶端書籍查詢請(qǐng)求時(shí)，在線書籍查詢根據(jù)請(qǐng)求類型查詢數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)并以XML文檔的形式返回結(jié)果。書籍信息包括書名，作者，所在的書架，這樣通過(guò)書架位置就可以大致確定書的確切位置。所有數(shù)據(jù)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，極大地方便了用戶。
圖書館地形信息以及藍(lán)牙點(diǎn)分布圖的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。地形信息包括圖書館的形狀以及各個(gè)書架的位置、長(zhǎng)度，以數(shù)據(jù)庫(kù)表的形式存放。藍(lán)牙信號(hào)發(fā)射點(diǎn)分布圖包括每個(gè)藍(lán)牙信號(hào)發(fā)射點(diǎn)位置，惟一標(biāo)識(shí)符(ID)。手機(jī)客戶端可以通過(guò)客戶端自動(dòng)更新模塊獲得這些信息。
3 關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與研究
3.1 藍(lán)牙定位原理
3.1.1 傳統(tǒng)測(cè)量算法
(1)通過(guò)傳播時(shí)間測(cè)量方法
它通過(guò)在已知傳播速度的情況下，無(wú)線電波傳播的距離與它傳播的時(shí)間成正比。但上述方法存在兩個(gè)問(wèn)題，影響了方法的使用性：
時(shí)鐘精度 因?yàn)樗{(lán)牙信號(hào)的傳播速度很快，又考慮到各種延遲，所以為了減小測(cè)量誤差必須使用高精度的時(shí)鐘，時(shí)間單位采用ns，這對(duì)硬件的要求過(guò)高，不實(shí)用。
時(shí)鐘同步 參與同一個(gè)定位過(guò)程的參考點(diǎn)之間必須保證時(shí)鐘的同步，這樣才能保證測(cè)量結(jié)果的正確性和精度。
(2)信號(hào)衰減測(cè)量方法
在理想的傳播環(huán)境下，無(wú)線信號(hào)的衰減與1／r2成正比(其中r為傳播距離)。但實(shí)際上，無(wú)線信號(hào)在空間傳播時(shí)能量的衰減是多種因素共同作用的結(jié)果，而不單單與傳播距離有關(guān)。在一個(gè)地形地物較為復(fù)雜的環(huán)境中，無(wú)線信號(hào)傳播時(shí)的衰減會(huì)受到反射、折射、多徑效應(yīng)等多種因素的影響，所以這種利用能量衰減測(cè)量距離的方法不如傳播時(shí)間測(cè)量方法精度高。
3.1.2 改進(jìn)的TOA算法
從可行性和精度兩個(gè)方面綜合考慮之后，我們決定采用依靠經(jīng)驗(yàn)的定位方法：它同樣是基于無(wú)線電波能量來(lái)定位的，不同的是它不是根據(jù)能量衰減與距離平方的正比關(guān)系來(lái)計(jì)算距離，而是通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)記錄一定數(shù)量的參考位置的信號(hào)強(qiáng)度，然后把待測(cè)物體檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度與之相比而得到待測(cè)物體的信號(hào)強(qiáng)度。如果參考位置足夠多的話，這種方法具有很好的精度，并且不受實(shí)際地理位置的影響，因?yàn)閰⒖嘉恢谜菑膶?shí)際的測(cè)量中來(lái)的。這種方法的一個(gè)缺陷是它要求每次實(shí)施時(shí)要測(cè)量大量的參考位置上的信號(hào)強(qiáng)度，并且隨著時(shí)間推移，地理環(huán)境必定會(huì)有所改變，這時(shí)又要對(duì)所有的參考位置重新進(jìn)行測(cè)量。
如圖4所示，系統(tǒng)從檢測(cè)到的有效藍(lán)牙點(diǎn)(通過(guò)ID判斷)選取三個(gè)點(diǎn)利用圖3所示方法定位。我們檢測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度值在263～230，隨著距離增大而減小，但不是線性變化。通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)0～3 m，3～6 m，6～9 m區(qū)間內(nèi)可以近似成三個(gè)線性區(qū)間。于是分別測(cè)量并統(tǒng)計(jì)了一些藍(lán)牙點(diǎn)0，3，6，9 m的信號(hào)強(qiáng)度值，用來(lái)輔助計(jì)算。藍(lán)牙信號(hào)強(qiáng)度數(shù)據(jù)擬合結(jié)果如圖5所示。

評(píng)論


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