CN111885488A - 一种电动滑板车中控系统及定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动滑板车中控系统，包括滑板车中控，位置服务器；滑板车中控包括GPS定位模块、CPU、WIFI模块、MCU模块；滑板车中控通过异步收发器与蜂窝网络模块进行通信，实现与互联网通信，通过通信模块与位置服务器通信连接，滑板车中控的WIFI模块设置为STA模式；滑板车的中控在互联网上通过IP地址找到对应的位置服务器；在位置服务器中，存储AP热点的GPS坐标、MAC地址、楼层信息，以及AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值。本发明还公开一种电动滑板车定位方法。本发明的电动滑板车中控系统允许该服务的用户准确地获取车辆的位置，它还使得用户可以将车辆停放在允许车辆停放的任何区域中。

Description

一种电动滑板车中控系统及定位方法
技术领域
本发明属于电动滑板车领域，尤其涉及一种电动滑板车中控系统及定位方法。
背景技术
GPS信号弱是常有的情况，GPS在室内的信号不是很准确，比如，车辆通过隧道时，会出现GPS信号弱的情况。再如，GPS在高楼大厦之间，会出现GPS信号弱。室内，地下室等看不到天空的地方都会出现GPS信号弱甚至无的情况。在GPS信号极差的情况下，比如车辆进入楼层里或者在高楼大厦之间。那么车辆在这个时候反馈的GPS是极其不可信的。而电动滑板车由于其便于携带的特性，导致了其在以上位置时，容易出现丢失的情况。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种电动滑板车中控系统，提高车辆定位的准确性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电动滑板车中控系统，包括滑板车中控，位置服务器；滑板车中控包括GPS定位模块、CPU、WIFI模块、MCU模块；
滑板车中控通过异步收发器与蜂窝网络模块进行通信，实现与互联网通信，通过通信模块与位置服务器通信连接，滑板车中控的WIFI模块设置为STA模式；滑板车的中控在互联网上通过IP地址找到对应的位置服务器；滑板车中控将需要发送的数据发送到位置服务器上。在位置服务器中，存储AP热点的GPS坐标、MAC地址、楼层信息，以及AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值。
进一步的，滑板车中控还包括BLE蓝牙模块。
进一步的，电动滑板车中控系统还包括移动终端，所述移动终端与位置服务器和/或滑板车中控通信连接。
本发明还公开一种电动滑板车定位方法，包括以下步骤：
步骤1，获取待测区域的基准点GPS坐标，及AP热点与基准点之间的位置关系，得到AP热点的GPS坐标；基准点可以为待测区域的各个角，其GPS数据可以在地图上准确获得，AP热点与基准点之间的位置关系为AP热点到各个基准点的直线距离，或AP热点到基准点之间连线的最短距离，或AP热点到各个基准点的直线距离以及角度信息。
步骤2，在位置服务器中存储所述AP热点的MAC地址，以及所述AP热点的地理位置、所述AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值；所述地理信息包括AP热点的GPS坐标、所在楼层信息；
步骤3，当滑板车中控处于待测区域，需要定位时，滑板车中控的WIFI模块处于STA模式，扫描AP热点信号，获取扫描得到的AP热点信号广播的MAC地址以及RSSI衰减信号值，并发送到位置服务器；
步骤4，位置服务器检索扫描得到的AP热点的地理位置，并结合RSSI衰减信号值，计算出滑板车的地理位置。
进一步的，计算滑板车的地理位置的具体方法为：滑板车中控先接收至少三个不同已知位置的AP的RSSI衰减信号值，然后依照信号传输模型将相应AP的RSSI衰减信号值转换成滑板车中控到相应AP的距离。信号传输模型如下：
Pr(d)＝K-10εlg(d)；
其中Pr(d)是RSSI衰减信号值；d代表滑板车中控和AP热点之间的距离，ε代表非自由空间的损耗系数，K是常数，ε的值为1.5075，K的值为-93～-92；根据至少两个滑板车中控到相应AP的距离及相应AP热点的位置，计算出滑板车中控的地理位置。
进一步的，位置服务器计算计算滑板车中控的地理位置的方法为：根据扫描得到的AP热点的GPS坐标，利用平面几何，计算滑板车中控的GPS坐标；然后根据扫描得到的AP热点的楼层信息，判断滑板车中控所在的楼层。
进一步的，位置服务器将计算得到的地理位置传递给滑板车中控和/或位置服务器上web页面和/或移动终端。
本发明具有以下有益效果：本发明的电动滑板车中控系统允许该服务的用户准确地获取车辆的位置，它还使得用户可以将车辆停放在允许车辆停放的任何区域中。
附图说明
图1为本发明实施例的滑板车中控示意图。
图2为本发明实施例的滑板车所在大厦俯视图。
图3为本发明实施例的滑板车所在大厦立体图。
图4为本发明实施例的滑板车定位方法位置计算示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明。
本实施例为简约式的带有WIFI辅助定位功能的滑板车中控系统。包括滑板车中控，位置服务器，移动终端；如图1所示，滑板车中控包括CPU、WIFI模块、MCU模块、通信模块、还包括BLE蓝牙模块。
滑板车中控的WIFI模块设置为STA模式；在位置服务器中，存储AP热点的GPS坐标、MAC地址、楼层信息，以及AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值。
电动滑板车中控系统还包括移动终端，所述移动终端与位置服务器通信连接，接收滑板车的地理位置信息。
每一个无线AP热点都有一个全球唯一的MAC地址，AP热点在很长的一段时间里是不会移动的。再者需要确定每个WIFI热点的位置，也就是给这些AP热点位置打上GPS坐标，但是此时的GPS坐标并不具备海拔高度的信息。因此，在此专利中，将AP热点的MAC地址，GPS坐标以及楼层信息(实地勘测可知)，在勘测的同时并测量出每楼层的RSSI衰减信号值，上传到自己的位置服务器中，保持不断的更新。
在大厦的楼顶，可以直接获得A,B,C,D的GPS的信息，由AB和AC三点分别可计算出AP热点的经纬度信息。俯视图如图2、空间示意图如图3。
如图4所示，滑板车上中控的WIFI设备处于STA模式，即可扫描周期AP热点信号，只要此设备扫描到AP热点，就可以获取到它广播出来的MAC地址以及RSSI值。设备将这些能够标示AP热点的MAC地址数据发送到位置服务器，服务器会检索出每一个AP的地理位置(GPS经纬度，楼层信息，以及该楼层信号衰减值)，并结合每个信号的强弱程度，计算出设备的地理位置并返回到滑板车中控。
电动滑板车定位方法包括以下步骤：
步骤1，获取待测区域的基准点GPS坐标，及AP热点与基准点之间的位置关系，得到AP热点的GPS坐标，以图2为例，AP热点位置的计算公式，A点的位置是已知的(x0,y0)，AP热点到AC，AB的距离分别为d1,d2,那么以A点为相对点时，AP的热点的坐标为(x0+d1,y0-d2)，以其他的位置计算方式类似。
步骤2，在位置服务器中存储所述AP热点的MAC地址，以及所述AP热点的地理位置、所述AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值；所述地理信息包括AP热点的GPS坐标、所在楼层信息；
步骤3，当滑板车中控处于待测区域，需要定位时，滑板车中控的WIFI模块处于STA模式，扫描AP热点信号，获取扫描得到的AP热点信号广播的MAC地址以及RSSI衰减信号值，并发送到位置服务器；
步骤4，位置服务器检索扫描得到的AP热点的地理位置，并结合RSSI衰减信号值，计算出滑板车的地理位置。具体方法为：如图4所示，A，B，C为不同楼层的热点，设备上获取的信号强度分别为-40dbm，-80dbm，-60dbm。其在一个平面中，利用平面几何以及信号衰减模型求其交点，其交点坐标便是设备在俯视图上的位置，方可计算出滑板车大约在那一层中的具体位置。
未知点先接收到来自三个不同已知位置的AP的RSSI衰减信号值，然后将依照信号传输模型将其转换成待测目标到相应AP的距离。无线信号在传输过程中通常会受路径损耗、阴影衰落等的影响，接收信号功率随距离的变化可由信号传输模型给出。在大厦里的信号传输模型如下：
Pr(d)＝K-10εlg(d)；
其中，Pr(d)是RSSI衰减信号值；d代表滑板车中控和AP热点之间的距离，ε代表非自由空间的损耗系数，K是常数，ε的值为1.5075，K是如下常数：
K＝10lg[Pr(d0)/0.001W]+20lg(d0)
其中d0为测试过程中，发射机到接收机的距离，K取多次测量的平均值。实验中测得K的值优选范围为-93～-92。
以下为本文的模型：A，B，C为不同的热点，设备上获取的信号强度分别为-40dbm，-80dbm，-60dbm。其坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)。设未知节点D的坐标为(x,y)，A、B、C三点到D的距离分别为d1，d2，d3，则D的位置可由下列方程中的任意两个求得：
(x-x1)2+(y-y1)2＝d12
(x-x2)2+(y-y2)2＝d22
(x-x3)2+(y-y3)2＝d32
求解此方程组，可得D点的位置坐标。
位置服务器将计算得到的地理位置传递给滑板车中控和/或位置服务器上web页面和/或移动终端。
在本实施例的方法中，记录的信息相对比较完整，因此在后期计算上的工作量要小很多，因此存在的误差要比其他方式来的更小一些，提高了准确度。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电动滑板车中控系统，其特征在于：包括滑板车中控，位置服务器；滑板车中控包括GPS定位模块、CPU、WIFI模块、MCU模块；
滑板车中控通过异步收发器与蜂窝网络模块进行通信，实现与互联网通信，通过通信模块与位置服务器通信连接，滑板车中控的WIFI模块设置为STA模式；滑板车的中控在互联网上通过IP地址找到对应的位置服务器；
在位置服务器中，存储AP热点的GPS坐标、MAC地址、楼层信息，以及AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值。
2.根据权利要求1所述的电动滑板车中控系统，其特征在于：滑板车中控还包括BLE蓝牙模块。
3.根据权利要求1所述的电动滑板车中控系统，其特征在于：还包括移动终端，所述移动终端与位置服务器和/或滑板车中控通信连接。
4.一种电动滑板车定位方法，包括以下步骤：
步骤1，获取待测区域的基准点GPS坐标，及AP热点与基准点之间的位置关系，得到AP热点的GPS坐标；
步骤2，在位置服务器中存储所述AP热点的MAC地址，以及所述AP热点的地理位置、所述AP热点在不同楼层的RSSI衰减信号值；所述地理信息包括AP热点的GPS坐标、所在楼层信息；
步骤3，当滑板车中控处于待测区域，需要定位时，滑板车中控的WIFI模块处于STA模式，扫描AP热点信号，获取扫描得到的AP热点信号广播的MAC地址以及RSSI衰减信号值，并发送到位置服务器；
步骤4，位置服务器检索扫描得到的AP热点的地理位置，并结合RSSI衰减信号值，计算出滑板车的地理位置。
5.根据权利要求4所述的电动滑板车定位方法，其特征在于，
计算滑板车的地理位置的具体方法为：滑板车中控先接收至少三个不同已知位置的AP的RSSI衰减信号值，然后依照信号传输模型将相应AP的RSSI衰减信号值转换成滑板车中控到相应AP的距离；信号传输模型如下：
Pr(d)＝K-10εlg(d)；
其中Pr(d)是RSSI衰减信号值；d代表滑板车中控和AP热点之间的距离，ε代表非自由空间的损耗系数，K是常数，ε的值为1.5075，K的值为-93～-92；
根据至少两个滑板车中控到相应AP的距离及相应AP热点的位置，计算出滑板车中控的地理位置。
6.根据权利要求5所述的电动滑板车定位方法，其特征在于，位置服务器计算计算滑板车中控的地理位置的方法为：根据扫描得到的AP热点的GPS坐标，利用平面几何，计算滑板车中控的GPS坐标；然后根据扫描得到的AP热点的楼层信息，判断滑板车中控所在的楼层。
7.根据权利要求4所述的电动滑板车定位方法，其特征在于：位置服务器将计算得到的地理位置传递给滑板车中控和/或位置服务器上web页面和/或移动终端。
8.根据权利要求4所述的电动滑板车定位方法，其特征在于：AP热点与基准点之间的位置关系为AP热点到各个基准点的直线距离，或AP热点到基准点之间连线的最短距离，或AP热点到各个基准点的直线距离以及角度信息。
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