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室内定位系统的设计与开发.pptx
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1、系统设计意义和背景系统设计意义和背景现有室内定位产品的不足:现有室内定位产品的不足:成本高昂,定位精度不够。室内定位技术国内外研究现状:室内定位技术国内外研究现状:超声波定位技术,蓝牙定位技术,红外定位技术,射频识别技术,超带宽技术,计算机视觉定位技术。类似系统目前应用场所:类似系统目前应用场所:机场大厅,展厅,仓库,物流,停车场,矿井等。该系统研究领域该系统研究领域:教学研究领域该系统主要作用该系统主要作用:教师显性行为的研究常见室内定位技术的比较常见室内定位技术的比较定位系统定位系统技技 术术精度范围精度范围价价 格格 Active Badges红外线只能适用于房间低Active bats
2、超声波传输时间9厘米中等Cricket超声波传输时间4*4英寸中等RADARRF信号强弱34.3米无线网卡PinPoit 3DiDRF到达时间差13米较高Easy Living计算机视觉不确定3个摄像机UbisenseRF UWB15厘米130000美元左右Advantage:成本低,精度高,方向性好。Disadvantage:易受干扰,传输距离短需要多个信标采集测距信息。反射式测距范围短系统设计的基本思路系统设计的基本思路本文结合教室环境、教师行为教室环境、教师行为的特殊性以及课堂研究的需求,尝试设计开发一套低功耗、低成本、高精度的室内定位与跟踪系统。该系统基于TDOA(到达时间差)算(到达
3、时间差)算法原理法原理,采用红外线与超声波传感器技术实现节点间测距,并基于信标建立空间坐标系,运用球面相交法球面相交法实现了教室内的高精度定位。与传统的室内定位系统相比,该系统基于时分通信技术,采用红外线编码与识别红外线编码与识别,实现了被测教师)面部朝向的监测功能;基于Visual C#平台开发上位机软件,实现对被测目标(教师)的位置、面部朝向以及停留时间等信息进行实时监测和储存,并对历史数据按照既定模式进行分析与呈现。系统基于环境的设计系统基于环境的设计l教室实际环境的分析:教室实际环境的分析:1、结构简单,空中空旷,无明显障碍;2、室内空间大小有限,长宽高不大于9m*5m*3m;3、室内
4、活动人员较多;l老师行为情况分析:老师行为情况分析:1、以讲解为主,一般居于黑板附近,活动幅度小,要求系统定位精度高。2、主体走动或活动过程中,肢体可能会遮挡信号,信号发射端需要携带于不被遮挡的部位。3、师生互动过程,会有学生站立的情况,需要避免或减少障碍物遮挡的影响。超声波测距原理(基于超声波测距原理(基于TDOA)d发射节点与接收节点的距离:S=C*t2(C为声波速度,常温340m/s)t =t2 t1(t10)距离算法公式:S=C*t由于声波传输速度受温度影响较大,需要对声波进行温度补偿,被测室内温度为T,则最终距离算法公式:S=(331.5+0.6*T)*ttDt1t2曲线1(红外线)
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