基于Arduino的Wi-Fi室内定位装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于无线定位领域，具体地说，涉及一种基于Arduino的W1-Fi室内定位装置。
【背景技术】
[0002]随着数据业务和多媒体业务的快速增加，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室内环境，如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中，常常需要确定移动终端或者持有者、设施与物品在室内的位置信息。但是受定位时间、定位精度以及复杂室内环境等条件的限制，往往导致室内定位的精度难以达到要求。
[0003]全球定位系统(GPS)是在室外环境获取位置信息的最常用方式，但由于卫星信号容易受到各种障碍物遮挡，GPS卫星定位技术并不适用于室内。
[0004]现有室内无线定位系统主要采用移动基站、红外、超声波、蓝牙、W1-Fi, RFID等短距离无线技术。但是，基于移动基站的定位系统依赖于移动通信基础设施，其定位精度取决于基站塔台的分布密度，目前还无法满足室内房间级别的定位精度要求。采用红外线和超声波的定位方式易受现场中建筑物介质的遮挡。基于蓝牙的定位方式可探测的距离较近，也容易受介质遮挡，而且红外、超声波以及蓝牙定位方式都需要不同程度在室内布设相应的环境硬件设施，无法满足及时布设的需求。相对而言，基于W1-Fi的定位方式比较适合室内场合。
【实用新型内容】
[0005]为了解决上述的问题，本实用新型提供了一种基于Arduino的W1-Fi室内定位装置，该装置将W1-Fi精准定位与GPS粗略定位相融合，能够解决GPS定位不准甚至无法定位的缺点，减少了室内定位的盲区，实现对建筑物内重要物体和人员的精准定位和位置跟踪。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是:
[0007]一种基于Arduino的W1-Fi室内定位装置，包括SIM908模块、Arduino控制模块、AR9331模块，所述SM908模块及AR9331模块分别与Arduino控制模块串口连接并双向通信；它还包括供电电源以及将所述供电电源转换成各个模块工作电压的电源转换模块，所述电源转换模块的输出端与各个模块连接。
[0008]作为限定，所述电源转换模块包括用于将供电电源转换成5V直流电压的AP1509-5.0芯片、用于将AP1509-5.0芯片转换的电压转换成3.3V直流电压的AS1117-3.3芯片，所述AP1509-5.0芯片的输出端与SM908模块、Arduino控制模块的电压输入端连接，所述AS1117-3.3芯片的输出端与AR9331模块的电压输入端相连接。
[0009]作为进一步的限定，所述Arduino控制模块的核心芯片为ATmega64A。
[0010]作为更进一步的限定，所述AR9331模块内部集成有W1-Fi单元。
[0011]本实用新型还有一种限定，所述供电电源为干电池。
[0012]由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，所取得的技术进步在于:
[0013](I)本实用新型利用W1-Fi网络实现无线定位，其部署广泛且成本较低，克服了单一 GPS定位在室内定位方面的缺陷，完善了室内定位服务，而且室内定位精度可达到50cm，可满足大多数室内定位的需求。
[0014](2)本实用型新采用Arduino模块作为控制和管理核心，该模块为工业级开源模块，成本低，可靠性及稳定性高。
[0015](3)本实用新型以SM908模块内嵌的GPS完成系统的首次粗略定位，该模块将GPRS和GPS整合在SMT封装里，体积小，便于集成和安装在物体上或携带在需要被定位的人员身体上以实现定位。
[0016](4)本实用新型运用AR9331子模块的内嵌W1-Fi单元实现二次精准定位，该模块支持400MHz主频处理器并可实现内嵌基本定位算法，使得搜索W1-Fi热点数据表实现定位的速度大大提高。
[0017](5)本实用新型采用低功耗元件及模块，供电电源采用干电池，安全可靠，避免了充电电池和锂电池在安全方面的隐患，更好地保障被定位的重要物体或人员的安全，同时保障该室内定位装置在仓库等地方使用时的防火安全。
[0018]综上可见，本实用新型结构简单、成本低、方便携带，可减少盲区从而实现快速、高精度的定位。此外，采用干电池供电，极大地提高了安全系数。
[0019]本实用新型适合对建筑物内重要物体或者人员的精确定位及位置跟踪。
[0020]本实用新型下面将结合说明书附图与具体实施例作进一步详细说明。
【附图说明】
[0021]图1是本实用新型实施例的原理框图；
[0022]图2是本实用新型实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0023]实施例基于Arduino的W1-Fi室内定位装置
[0024]如图1所示，本实施例包括SM908模块、Arduino控制模块、AR9331模块、供电电源及电源转换模块。其中SM908模块及AR9331模块分别与Arduino控制模块串口连接并双向通信；电源转换模块用于将供电电源转换成各个模块工作电压，所述电源转换模块的输出端与各个模块连接。本实施例中上述各个模块间的具体电路连接关系如图2所示。
[0025]①Arduino控制模块
[0026]该模块作为整个设备的控制核心，通过串行通信控制并协调管理SM908模块和AR9331模块，Arduino控制模块与SM908模块全双工通信、Arduino控制模块与AR9331模块也全双工通信，该Arduino控制模块采用ATmega64A芯片。
[0027]②SM908 模块
[0028]该模块基于SM908芯片，它是集成GPS导航技术的四频GSM/GPRS芯片。其中，采用GPS定位用于实现本实施例室内定位装置的首次粗略定位，该模块还可实现GPRS上网并与服务器数据通信。
[0029]③AR9331 模块
[0030]该模块基于AR9331芯片，并且内部集成了 W1-Fi单元，用于实现本实施例室内定位装置的二次精准定位。
[0031]④供电电源
[0032]本实施例的电源模块采用4节干电池供电，电压为直流电压6V。
[0033]⑤电源转换模块
[0034]电源转换模块包括串行连接的AP1509-5.0芯片和AS1117-3.3芯片，AP1509-5.0芯片与供电电源连接，AP1509-5.0芯片将供电电源的6V直流电压转换成5V直流电压，AS1117-3.3芯片将AP1509-5.0芯片转换后的5V直流电压转换成3.3V直流电压，转换后的5V直流电压与SM908模块、Arduino控制模块的电压输入端连接，3.3V直流电压与AR9331模块的电压输入端相连接。
[0035]本实施例的基于Arduino的W1-Fi室内定位装置(以下或简称“定位装置)安装在需要被定位的物体上或携带在需要定位的人员身上，该定位装置接收到建筑物内的后台服务器的定位请求后开始进行定位，并将定位信息返回到后台服务器，实现了对该建筑物内重要物体或人员的精准定位及位置跟踪。
[0036]该定位装置的具体工作原理为:
[0037]( I)定位装置的初始化
[0038]A.接通定位装置的供电电源开关；
[0039]B.电源转换模块开始工作，将6V直流供电电压转换成直流电压5V和直流电压
3.3V，直流电压5V用于为Arduino模块、SM908模块供电，直流电压3.3V用于为AR9331模块供电；
[0040]C.Arduino模块、SM908模块、AR9331模块上电复位进行初始化，这三个模块的初始化工作包括驱动程序载入、W1-Fi功能初始化、W1-Fi热点数据表载入、GPS、GPRS (GSM)模块初始化等。
[0041](2)定位过程
[0042]A.当该定位装置接受到后台服务器通过W1-Fi或GSM/GRPS方式发送的定位请求后，Arduino模块先向SM908模块发送定位请求，SIM908模块通过内嵌的GPS完成首次粗略定位(定位精度为10m)，并将该定位信息通过串行口返回给Arduino模块；
[0043]B.Arduino模块收到该粗略定位信息后，向AR9331模块发送二次精准定位请求，由AR9331模块中的内嵌W1-Fi单元实现精准的二次定位，此定位精度可以达到50cm。二次精准定位的原理为:当AR9331模块的内嵌W1-Fi单元收到定位请求后，启动W1-Fi单元的定位功能，在SM908模块的GPS首次粗略定位精度1m的基础上，对定位装置所处的建筑物内W1-Fi热点绝对位置和相对位置的数据表进行检索，采用信号强度、SSID与热点MAC地址匹配技术实现热点匹配，然后通过空间距离后方交会方法实现精准定位。为提高检索效率，检索时只检索与需要被定位装置直线距离在20m范围内的热点(如果20m内无热点，自动以5m为步长增加检索范围)进行热点匹配。
[0044](3)定位数据返回
[0045]AR9331模块的二次精准定位后的定位数据通过串行口返回Arduino模块，Arduino模块通过W1-Fi接入方式或GPRS/GSM方式将定位数据返回给后台服务器。至此，一个定位过程完成。
[0046]最后应说明的是:以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用信息进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型权利要求保护的范围之内。
【主权项】
1.一种基于Arduino的W1-Fi室内定位装置，其特征在于:包括SIM908模块、Arduino控制模块、AR9331模块，所述SM908模块及AR9331模块分别与Arduino控制模块串口连接并双向通信；它还包括供电电源以及将所述供电电源转换成各个模块工作电压的电源转换模块，所述电源转换模块的输出端与各个模块连接。
2.根据权利要求1所述的基于Arduino的W1-Fi室内定位装置，其特征在于:所述电源转换模块包括用于将供电电源转换成5 V直流电压的AP1509-5.0芯片、用于将AP1509-5.0芯片转换的电压转换成3.3V直流电压的AS1117-3.3芯片，所述AP1509-5.0芯片的输出端与SM908模块、Arduino控制模块的电压输入端连接，所述AS1117-3.3芯片的输出端与AR9331模块的电压输入端相连接。
3.根据权利要求2所述的基于Arduino的W1-Fi室内定位装置，其特征在于:所述Arduino控制模块的核心芯片为ATmega64A。
4.根据权利要求3所述的基于Arduino的W1-Fi室内定位装置，其特征在于:所述AR9331模块内部集成有W1-Fi单元。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的基于Arduino的W1-Fi室内定位装置，其特征在于:所述供电电源为干电池。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于Arduino的Wi-Fi室内定位装置，它包括SIM908模块、Arduino控制模块及AR9331模块，所述SIM908模块及AR9331模块分别与Arduino控制模块串口连接并双向通信；它还包括供电电源以及将所述供电电源转换成各个模块工作电压的电源转换模块，所述电源转换模块的输出端与各个模块连接。本实用新型结构简单、成本低、方便携带，可减少盲区从而实现快速、高精度的定位，并且采用干电池供电，极大地提高了安全系数。本实用新型适用于对仓库等建筑物内重要物体或者人员的精确定位及位置跟踪。
【IPC分类】H04W4-04, G01S19-45, H04W64-00
【公开号】CN204539488
【申请号】CN201520272892
【发明人】单博
【申请人】石家庄高新区萤火软件科技有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月30日