多功能智能室內(nèi)定位導(dǎo)航儀設(shè)計案例

三、方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理（除圖片外需有文字介紹）

3.1.1定位實現(xiàn)方法:

STEVAL實驗板提供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，從而得到在真實空間中的三個方向的速度分量（以豎直向上為z軸正方向，x，y可以具體定義，滿足三維直角坐標(biāo)系關(guān)系）?？紤]到角度量 是標(biāo)量，但是無窮小量是矢量，那么可以利用公式 得到在較短時間內(nèi)的坐標(biāo)系沿三個方向的旋轉(zhuǎn)變換（在實際中利用很短的時間來替代） 。

坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式：

其中 分別是沿x，y，z三個方向在短時間內(nèi)的轉(zhuǎn)過的夾角，不斷的利用以上轉(zhuǎn)換公式可以得到當(dāng)前實驗板坐標(biāo)系和真實空間坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)動關(guān)系，利用 可以逆向推導(dǎo)出，（在真實空間坐標(biāo)系中的三個速度分量），再利用這三個速度分量可以計算出位移，從而實現(xiàn)在定位。

3.1.2導(dǎo)航實現(xiàn)方法：

由于具體路線的計算都集中在手機(jī)中，而傳感器部分僅負(fù)責(zé)信息的采集，而手機(jī)的計算，顯示功能都十分的強(qiáng)我們可以將比較復(fù)雜的地圖和算法應(yīng)用在手機(jī)中。

而Android手機(jī)一般是大屏幕觸摸，終點確定，位置校準(zhǔn)都很方便，導(dǎo)航是需要有點考慮的地方。

我們的地圖在手機(jī)的存儲中分為兩層，底層存儲的是地圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以根據(jù)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(dǎo)。而在行進(jìn)過程中也要通過傳感器確定使用者的運動方向和位置進(jìn)行實時計算，提示出最新的引導(dǎo)方向。

3.1.3 RFID校正：

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

考慮到誤差隨著時間和位移的積累會大到有明顯影響，所以需要進(jìn)行校正：1）射頻標(biāo)簽來進(jìn)行校正：在室內(nèi)的固定地點放入射頻標(biāo)簽，實驗板上加入RFID reader模塊，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定地點是，用戶可通過刷卡形式進(jìn)行校正。在進(jìn)一步設(shè)計中可以考慮使用在固定地點放入大功率信號發(fā)射器，在用戶路過時自動接收信號進(jìn)行校正。

2）人工校正：用戶可以通過手機(jī)在觀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，用戶可以通過觸屏進(jìn)行校正，從而輔助射頻校正，實現(xiàn)更好的校正效果

圖3.1.1 硬件架構(gòu)圖

圖3.1.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖