智能手表室内定位

REF：智能手表室内定位技术简析

1. 基础概念

• 定位技术：室外常用定位技术为GNSS，根据地区包括美国的GPS、俄罗斯的GLANESS、欧洲的GALILEO和中国的北斗；而室内常用定位技术主要有基于 WIFI 、UWB、IMU、磁场强度、红外线、超声波、射频及蓝牙等。
• 定位原理：分 4 种，包括：邻近法（根据信号的作用范围，大致定位信号源的位置）、场景法（基于已知场景位置的特征，匹配回传信号）、几何法（三边定位、三角定位和双曲线定位等）、惯性定位（基于运动学模型，通过传感器的运动参数计算）
• 测距原理：分4中，包括：
  • a. 信号到达时间（TOA）：测量出 3 个以上基站和移动端之间电磁波的传播时间，得到基站到移动端距离的估计值

  

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  • b. 信号到达时间差（TDOA）：对 TOA定位的改进，将基站和移动端的信号传播时间 t1，t2，t3两两做差，基站和移动端之间构建一个“测距差系统”。

  

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  • c. 信号到达角度（AOA）：基于信号的入射角进行定位，对信号接收角度有很高的要求，必须配备方向性很强的天线阵列

  

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  • d. 信号强度（RSS）：利用无线信号在传播过程中的衰减，从接收信号强度中推算出定位距离。

2. 手表定位方法

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2.1 基于WIFI的几何法：

系统由智能手表和WIFI AP组成，智能手表主动扫描或被动监听其接收范围内各个AP的信号，通过监听扫描所接收到的数据帧中的 MAC 地址和 SSID 来辨识所有 AP，并收集记录其相应的RSS数据。对于一个空间位置，AP 越多，定位也就会越准确。

2.2 基于蓝牙的几何法：

系统由智能手表和基站组成，在需要定位的区域内建立蓝牙基站，智能手表进入该区域内，就会测出基站向其发送的广播信号和数据包，得到不同基站下的 RSS 值，智能手表通过几何法（三角或三边算法），得到智能手表的具体位置。

2.3 基于IMU的惯性法：

以牛顿力学理论为基础，通过加速度计测得移动加速度，通过 2 次积分求距离，通过磁阻传感器和角速度传感器测量运动方向，实现对运动体的实时位置估计。