基于壓力傳感觸控技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng).pdf

1、室內(nèi)定位系統(tǒng)是指獲取對(duì)象在室內(nèi)位置信息的系統(tǒng)，它彌補(bǔ)了全球定位系統(tǒng)GPS無(wú)法精確定位室內(nèi)對(duì)象的不足。隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對(duì)復(fù)雜室內(nèi)環(huán)境下的定位與導(dǎo)航的需求日益增大，同時(shí)，室內(nèi)定位系統(tǒng)在公共安全、移動(dòng)電子商務(wù)等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用前景。目前，室內(nèi)定位系統(tǒng)采用的定位技術(shù)主要包括RFID、Bluetooth、Wi-Fi、UWB、ZigBee、光學(xué)、超聲波、紅外線、地磁場(chǎng)等。采用單一定位技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)都存在一定的缺陷，如負(fù)擔(dān)性

2、強(qiáng)、擴(kuò)展性和魯棒性差、定位精度低、響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等，因此多種定位技術(shù)融合是室內(nèi)定位系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。
　　本文的研究對(duì)象為基于壓力傳感觸控技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)。壓力傳感觸控技術(shù)zTouch來(lái)自于美國(guó)F-Origin公司，其原理是在剛性面板下四周角落處設(shè)置多個(gè)壓力傳感器，通過(guò)傳感器感知對(duì)象接觸面板時(shí)產(chǎn)生的垂直于面板的壓力，根據(jù)各點(diǎn)傳感器受力不同進(jìn)行定位。壓力傳感觸控技術(shù)具有環(huán)境魯棒性、持久性、無(wú)負(fù)擔(dān)性和三維信息感知、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，可

3、彌補(bǔ)其它定位技術(shù)的不足。本文所做的主要工作如下:
　　(1)定位原理的研究。首先構(gòu)建了四支點(diǎn)壓力定位模型，通過(guò)數(shù)學(xué)建模推導(dǎo)出定位公式;其次對(duì)定位模型中的盲區(qū)定位問(wèn)題進(jìn)行分析，并探究了平臺(tái)傾斜對(duì)定位精度的影響;最后，對(duì)由多個(gè)四支點(diǎn)基本定位單元構(gòu)成的定位平臺(tái)構(gòu)建定位模型，給出了定位算法。
　　(2)定位系統(tǒng)的構(gòu)建。系統(tǒng)分為定位顯示子系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)視子系統(tǒng)。定位顯示子系統(tǒng)采用16個(gè)壓力傳感器及信號(hào)放大電路模塊、4塊正

4、方形玻璃板構(gòu)建了一70×70 cm2的定位平臺(tái)，通過(guò)NI USB-6259(BNC)數(shù)據(jù)采集卡采集16路傳感器數(shù)據(jù)，并由上位機(jī)LabVIEW軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出對(duì)象的位置信息和運(yùn)動(dòng)軌跡。在運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)中，選用一小型機(jī)器人——Micromouse615電腦鼠作為控制和定位對(duì)象，并為其增加了藍(lán)牙通信功能，通過(guò)PC機(jī)無(wú)線控制其在定位平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)，以避免接觸式移動(dòng)電腦鼠產(chǎn)生的側(cè)向力對(duì)定位精度的影響。遠(yuǎn)程監(jiān)視子系統(tǒng)利用LabVIEW的跨平臺(tái)網(wǎng)

5、絡(luò)通信功能，為Android設(shè)備提供位置信息服務(wù)，Android手機(jī)可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程查看對(duì)象的位置信息。
　　(3)定位系統(tǒng)的測(cè)試。通過(guò)功能測(cè)試證明，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)單一電腦鼠的無(wú)線運(yùn)動(dòng)控制、定位及路徑顯示、位置信息的遠(yuǎn)程監(jiān)視的功能。此外，通過(guò)開(kāi)發(fā)的調(diào)平軟件對(duì)平臺(tái)傾斜情況進(jìn)行測(cè)試，證明平臺(tái)傾斜尤其是“虛腿”情況影響系統(tǒng)的定位精度。在本研究環(huán)境下，當(dāng)平臺(tái)不存在“虛腿”的情況時(shí)，系統(tǒng)的定位精度達(dá)到了2cm。在實(shí)現(xiàn)定位功能的基礎(chǔ)上，針對(duì)電腦