CN107134119A - 一种Wi‑Fi语音寻物探测装置及其探测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明Wi‑Fi语音寻物探测装置及其探测方法涉及的是一种定位装置，尤其是一种适用于支持Wi‑Fi无线通信方式的各类设备等快速找寻的装置。包括壳体，其特征在于：在壳体内设有控制芯片、发声模块、输入模块、显示模块和电源，发声模块、输入模块和显示模块分别与控制芯片相连；电源分别与控制芯片、发声模块、输入模块以及显示模块相连并提供电能；所述输入模块采用按键，按键突出设置在壳体外，按键与控制芯片相连；所述显示模块采用显示屏，所述显示屏的屏幕突出设置在壳体外；在壳体外设有电源开关，所述电源开关与电源相连，控制电源的通、断；所述发声模块采用YS‑XFSV2语音合成模块芯片。

Description

一种Wi-Fi语音寻物探测装置及其探测方法
技术领域
本发明Wi-Fi语音寻物探测装置及其探测方法涉及的是一种定位装置，尤其是一种适用于支持Wi-Fi无线通信方式的各类设备等快速找寻的装置。
背景技术
随着电子产品设备的普及，手持设备（手机、平板电脑等）的人均拥有数量增多、设备日趋微型化。虽然这些设备使用起来很方便，但丢失之后难以寻找。经常发生急于寻找某种设备却不能快速准确找到的情况，影响了生活或工作的效率。特别是盲人人群，由于不能直接看到，因此寻找东西对于他们来说更为艰难。
为了解决这一问题，目前成熟的产品是将定位的RFID标签以贴片形式置于设备上，但这样的做法并不安全，被人捡到后易被撕下，在使用过程中也有可能会被磨损或丢失；还有蓝牙追踪器，采用黏胶或夹扣的形式附加在设备上，使用和携带也不方便，容易被损坏，而且蓝牙无线传输距离限制，使得上述装置具有搜索距离的局性限；还有的无线寻物装置，可以方便寻找物品，通过智能终端发送命令来控制装置发声或发光，但缺少反馈设备所在位置信息以及语音播报的功能。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种Wi-Fi语音寻物探测装置及其探测方法，利用每一个Wi-Fi热点都有一个独一无二的MAC地址，本装置开启Wi-Fi后，就会自动扫描附近热点设备，并上传设备位置信息给装置，同时，通过语音把位置播报给搜寻者，适用于各种人群，特别利于盲人人群。
本发明是采取以下技术方案实现的：
一种Wi-Fi语音寻物探测装置包括壳体，在壳体内设有控制芯片、发声模块、输入模块、显示模块和电源，发声模块、输入模块和显示模块分别与控制芯片相连；电源分别与控制芯片、发声模块、输入模块以及显示模块相连并提供电能；
所述输入模块采用按键，按键突出设置在壳体外，按键与控制芯片相连；
所述显示模块采用显示屏，所述显示屏的屏幕突出设置在壳体外；
在壳体外设有电源开关，所述电源开关与电源相连，控制电源的通、断。
所述发声模块采用市售的YS-XFSV2语音合成模块芯片。
在壳体外还安装有工作状态指示灯，所述工作状态指示灯采用发光二极管，工作状态指示灯与电源相连。
所述控制芯片采用NodeMCU，NodeMCU是一块集成了ESP8266的单片机，它具有体积小，扩展性强的特点。NodeMCU集成了WIFI芯片，解决了通信方面的问题。并且该模块面积小，通信距离续航能力强。
所述电源采用电池。
YS-XFSV2 语音合成模块，支持中英文语音合成，具备5种人声切换，80种提示音，以串口等方式控制通信，自动识别数字。自带3W功效。
本装置使用时，控制芯片从支持Wi-Fi通信的设备中选择要搜索设备的MAC地址，并将设备列表显示在显示屏上；使用者通过按键在设备列表中选择对应设备即待寻设备；控制芯片将本装置与待寻设备之间的距离值，发送给语音合成模块和显示模块，语音合成模块把发送来的距离值播报出来，显示模块将距离显示在显示屏上。
一种Wi-Fi语音寻物探测装置的探测方法，采用基于RSSI三角定位算法，测量出实际节点与路由器间的距离。再结合三角定位原理，进行位置定位，精度会更高。
所述探测方法包括如下步骤：
1）将探测装置置于可移动物体之上，由探测装置根据设备的MAC地址，确定要搜索的目标，开启定位请求；
2）测出未知节点与探测节点的接收信号强度RSSI的值；
3）分别计算出无线路由器节点与未知节点之间的距离以及无线路由器节点与探测节点之间的距离，
由 公式（1）
得出 公式（2）
在公式（1）（2）中，d表示无线路由器节点与未知节点或探测节点之间的距离；n表示信号传播系数；A表示未知节点或探测节点与无线路由器节点相距1m时的信号强度；
其中A的值通过测量距离路由器1m处的RSSI值得到。
4）如果未知节点和无线路由器节点相连构成的边与无线路由器节点和探测节点相连构成的边的夹角为钝角时，说明探测节点与未知节点的距离还很远，则钝角的情况不考虑；否则计算出探测节点和未知节点之间的距离，并通过语音播报出来；
5）根据步骤4）的结果不断缩小未知节点和无线路由器节点相连构成的边与无线路由器节点和探测节点相连构成的边之间的夹角，重复进行步骤2）~4），逐步计算出新的探测节点和未知节点之间的距离，不断进行语音提示，直至最终接近目标为止。
在不同环境下，可能存在不同的信号干扰，采用节点之间RSSI值估算距离必定存在一定的误差，可以根据特定的环境对步骤3）中测量到的距离采用传统的最小二乘法进行修正，得到修正后的距离d修；
公式（3）。
n表示信号传播系数。
其中，设无线路由器节点坐标为（X1,Y1），探测节点坐标为（X3,Y3）；以无线路由器节点为圆心，以无线路由器节点和探测节点相连构成的边为半径，以（X3,Y3）为焦点，在其附近取出m个取样点，坐标分别为（X31,Y31）,（X32,Y32）,……，（X3m,Y3m）。
那么， 公式（4）
b= 公式（5 ）。
本发明的优点：
本装置利用接入在生活区域或工作区域里无处不在的Wi-Fi信号，只要搜索的设备开启Wi-Fi功能，该装置即可利用无线信号的空间传递性，将被寻物信息向四面八方发送，就会自动扫描附近热点设备。搜索原理是利用每一个Wi-Fi热点都有一个独一无二的MAC地址，搜索到目标设备后，立即上传设备位置信息给装置。同时，通过语音播报功能把位置和距离通知给搜寻者。根据语音提示，不断调整搜索方位，缩小距离，直至最终找到目标。
本装置实现了大范围寻物定位功能，具有以下特点：
1.对搜索设备的类型不限定（能够开启Wi-Fi功能）、搜索数量无上限。
2.装置可采用电池供电，也可通过USB接口，由其他设备提供电源支持。低功耗、节能环保。
3.体积小、重量轻、适用性高、兼容性强、拓展性强。既可单独使用，也可与其他装置结合使用。
适用于各种人群，特别益于盲人人群。装置体形小，便于封装。操作简单，实用性强。方便快捷，稳定高效。低功耗，低辐射，可拓展性强，是一款支持语音、声响、发光多种方式的装置。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是本发明的结构原理框图；
图3是本发明的三角定位原理示意图；
图4是本发明装置工作流程图。
图中：1、壳体，2、按键、3、显示屏，4、电源开关，5、工作状态指示灯；
图3中，6、无线路由器节点，7、未知节点，8、探测节点，d21表示未知节点和无线路由器节点相连构成的边，d31表示探测节点和无线路由器节点相连构成的边，d23表示未知节点和探测节点相连构成的边。
具体实施方式
参照附图1～2，一种Wi-Fi语音寻物探测装置包括壳体1，在壳体1内设有控制芯片、发声模块、输入模块、显示模块和电源，发声模块、输入模块和显示模块分别与控制芯片相连；电源分别与控制芯片、发声模块、输入模块以及显示模块相连并提供电能；
所述输入模块采用按键2，按键2突出设置在壳体1外，按键2与控制芯片相连；
所述显示模块采用显示屏3，所述显示屏3的屏幕突出设置在壳体1外；
在壳体1外设有电源开关4，所述电源开关4与电源相连，控制电源的通、断。
所述发声模块采用市售的YS-XFSV2语音合成模块芯片。
在壳体1外还安装有工作状态指示灯5，所述工作状态指示灯5采用发光二极管，工作状态指示灯与电源相连。
本装置使用时，控制芯片从支持Wi-Fi通信的设备中选择要搜索设备的MAC地址，并将设备列表显示在显示屏上；使用者通过按键2在设备列表中选择对应设备即待寻设备；控制芯片将本装置与待寻设备之间的距离值，发送给语音合成模块和显示模块，语音合成模块把发送来的距离值播报出来，显示模块将距离显示在显示屏3上。
下面通过实施例方式说明本发明方法的实现。
一种Wi-Fi语音寻物探测装置的探测方法，采用基于RSSI三角定位算法，测量出实际节点与无线路由器节点之间的距离；再结合三角定位原理，进行位置定位，精度会更高。
所述探测方法包括如下步骤：
1）将探测装置置于一个可移动物体（例如：遥控小车）之上，由探测装置根据设备的MAC地址，确定要搜索的目标，开启定位请求；
2）测出未知节点7与探测节点8的接收信号强度RSSI的值；
3）分别计算出无线路由器节点6与未知节点7之间的距离以及无线路由器节点6与探测节点8之间的距离，
由 公式（1）
得出 公式（2）
在公式（1）（2）中，d表示无线路由器节点6与未知节点7或探测节点8之间的距离；n表示信号传播系数；A表示未知节点7或探测节点8与无线路由器节点6相距1m时的信号强度；
其中A的值通过测量距离路由器1m处的RSSI值得到。
4）如果未知节点7和无线路由器节点6相连构成的边d21与无线路由器节点6和探测节点8相连构成的边d31的夹角为钝角时，说明探测节点8与未知节点7的距离（对应边d23）还很远，则钝角的情况不考虑；否则计算出探测节点8和未知节点7之间的距离，并通过语音播报出来；
5）根据步骤4）的结果不断缩小未知节点7和无线路由器节点6相连构成的边d21与无线路由器节点6和探测节点8相连构成的边d31之间的夹角，重复进行步骤2）~4），逐步计算出新的探测节点8和未知节点7之间的距离，不断进行语音提示，直至最终接近目标为止。
在不同环境下，可能存在不同的信号干扰，采用节点之间RSSI值估算距离必定存在一定的误差，可以根据特定的环境对步骤3）中测量到的距离采用传统的最小二乘法进行修正，得到修正后的距离d修；
公式（3）。
n表示信号传播系数。
其中，设无线路由器节点6坐标为（X1,Y1），探测节点8坐标为（X3,Y3）；以无线路由器节点6为圆心，以无线路由器节点6和探测节点8相连构成的边为半径，以（X3,Y3）为焦点，在其附近取出m个取样点，坐标分别为（X31,Y31）,（X32,Y32）,……，（X3m,Y3m）；
那么， 公式（4）
b= 公式（5）。

Claims (7)

1.一种Wi-Fi语音寻物探测装置包括壳体，其特征在于：在壳体内设有控制芯片、发声模块、输入模块、显示模块和电源，发声模块、输入模块和显示模块分别与控制芯片相连；电源分别与控制芯片、发声模块、输入模块以及显示模块相连并提供电能；
所述输入模块采用按键，按键突出设置在壳体外，按键与控制芯片相连；
所述显示模块采用显示屏，所述显示屏的屏幕突出设置在壳体外；
在壳体外设有电源开关，所述电源开关与电源相连，控制电源的通、断；
所述发声模块采用YS-XFSV2语音合成模块芯片。
2.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi语音寻物探测装置，其特征在于：在壳体外还安装有工作状态指示灯，所述工作状态指示灯采用发光二极管，工作状态指示灯与电源相连。
3.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi语音寻物探测装置，其特征在于：所述控制芯片采用NodeMCU。
4.根据权利要求1所述的一种Wi-Fi语音寻物探测装置，其特征在于：所述电源采用电池。
5.权利要求1所述的一种Wi-Fi语音寻物探测装置的探测方法，其特征在于：采用基于RSSI三角定位算法，测量出实际节点与路由器间的距离；再结合三角定位原理，进行位置定位。
6.根据权利要求5所述的一种Wi-Fi语音寻物探测装置的探测方法，其特征在于，所述探测方法包括如下步骤：
1）将探测装置置于可移动物体之上，由探测装置根据设备的MAC地址，确定要搜索的目标，开启定位请求；
2）测出未知节点与探测节点的接收信号强度RSSI的值；
3）分别计算出无线路由器节点与未知节点之间的距离以及无线路由器节点与探测节点之间的距离，
由 公式（1）
得出 公式（2）
在公式（1）（2）中，d表示无线路由器节点与未知节点或探测节点之间的距离；n表示信号传播系数；A表示未知节点或探测节点与无线路由器节点相距1m时的信号强度；
其中A的值通过测量距离路由器1m处的RSSI值得到；
4）如果未知节点和无线路由器节点相连构成的边与无线路由器节点和探测节点相连构成的边的夹角为钝角时，说明探测节点与未知节点的距离还很远，则钝角的情况不考虑；否则计算出探测节点和未知节点之间的距离，并通过语音播报出来；
5）根据步骤4）的结果不断缩小未知节点和无线路由器节点相连构成的边与无线路由器节点和探测节点相连构成的边之间的夹角，重复进行步骤2）~4），逐步计算出新的探测节点和未知节点之间的距离，不断进行语音提示，直至最终接近目标为止。
7.根据权利要求6所述的一种Wi-Fi语音寻物探测装置的探测方法，其特征在于：对步骤3）中测量到的距离采用传统的最小二乘法进行修正，得到修正后的距离d修；
公式（3），
其中n表示信号传播系数；
设无线路由器节点6坐标为（X1,Y1），探测节点8坐标为（X3,Y3）；以无线路由器节点6为圆心，以无线路由器节点6和探测节点8相连构成的边为半径，以（X3,Y3）为焦点，在其附近取出m个取样点，坐标分别为（X31,Y31）,（X32,Y32）,……，（X3m,Y3m）；
那么， 公式（4）
b= 公式（5）。
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