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手機 LBS 導覽 室內導航

指導教授： 姚修慎 961337 鍾明翰 971415 吳宗昇. 手機 LBS 導覽 室內導航. 研究緣起. 當我們到達一間百貨公司、博物館或是機場時，我們常會因為建築物的巨大而迷失了自己，浪費許多時間在找尋目標上。 如果，這時我們擁有能夠掌握自己所在地，並且能動態指引自己的工具，想必會節省不少時間，並且更輕鬆愉快的結束旅程。. 研究緣起. 大部分的大型建築雖然會提供導航，但都僅僅是告示、指標與櫃檯，無法提供針對個人的詳細指引。 而大部分人都會攜帶，且能夠動態更新使用者位置的工具就是 手機 ，所以手機是進行於室內提供 LBS 最好的工具。. LBS 起源與發展.

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手機 LBS 導覽 室內導航

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  1. 指導教授：姚修慎 961337 鍾明翰 971415 吳宗昇 手機LBS導覽室內導航

  2. 研究緣起 • 當我們到達一間百貨公司、博物館或是機場時，我們常會因為建築物的巨大而迷失了自己，浪費許多時間在找尋目標上。 • 如果，這時我們擁有能夠掌握自己所在地，並且能動態指引自己的工具，想必會節省不少時間，並且更輕鬆愉快的結束旅程。

  3. 研究緣起 • 大部分的大型建築雖然會提供導航，但都僅僅是告示、指標與櫃檯，無法提供針對個人的詳細指引。 • 而大部分人都會攜帶，且能夠動態更新使用者位置的工具就是手機，所以手機是進行於室內提供LBS最好的工具。

  4. LBS起源與發展 • 適地性服務(Location-Based Services ; LBS)，是指基於行動定位技術，探知使用者所在位置，並提供使用者目前所在位置的相關服務。 • 而目前LBS更是在救難方面以外的方面發揚光大，特別是日常生活方面。最著名的例子就是GPS的導航系統，利用定位系統，指引使用者移動路徑，降低其迷路與塞車的機率。

  5. 研究平台 • 目前iPhone等新型擁有觸碰操作功能流行於世，這些新世代的手機（使用Android OS、Windows Phone等），擁有以往手機無法想像的強大功能。 • 如同無線上網、電子羅盤、照相機等等都是能夠輔助室內LBS的硬體。

  6. 研究平台 • 同時，觸碰型普及率也逐年攀身，正逐漸的取代以往的３Ｇ手機。 • 考量到研究的實用性與便利性，我們選擇了使用Android OS的手機做為我們的研究平台。

  7. 如果要於手機上進行室內LBS導覽的話，最重要的一點就是能夠得知使用者的所在地。如果要於手機上進行室內LBS導覽的話，最重要的一點就是能夠得知使用者的所在地。 • 其次，就是清晰易懂的室內地圖與相關資訊。 • 由於GPS的電波會受到建築物的牆壁所阻擋，導致了於室內無法直接以GPS進行定位。 • 我們必須另外尋找能夠於室內使用且便於手機進行定位的技術。 研究目標 研究課題

  8. 室內定位使用技術 • 目前室內定位技術主要有以下幾項 • Wi-fi • 紅外線 • 超音波 • Bluetooth • RFID(Radio Frequency IDentification、無線射頻辨識) • ZigBee • INS(Inertial Navigation System 、慣性導航系統)

  9. 室內定位技術比較 • 以上是各技術的比較，以普及性、精確性和穩定性來做為比較，我們選擇Wi-Fi跟INS做為定位的技術。

  10. 定位方法與分區圖 • 將建築以樓層分割成數個Layer，然後再將數個樓層分割成不同Block。 • 各樓層入口使用Blue-tooth進行Check-in，當使用者接近並感測到時，將定位位置改變於該區。 • 每個地區約為20平方公尺，將定位點設在各個Block的中心，以使用者所在的Block來提供導航資訊。

  11. Wi-fi無線定位技術 –RSSI定位 • Wi-Fi的電波訊號強度(dBm)會隨著距離增加而衰減，我們可以依據衰減的程度來判定與無線基地台(AP)的距離。 • 由於Wi-Fi網路都需有發訊的AP ，且依照協定，每個AP都有獨有的辨識碼，藉著這個規定可以區別收到的訊號來自於哪個AP 。

  12. Wi-fi無線定位技術 –RSSI定位 • 利用dBm的衰減程度，得知使用者與不同AP的距離，利用三角定位法運算出使用者的所在地。僅此定位方法，產生的誤差十分巨大，所以我們採用了更進一步的方法來提升準確率。 • 我們事先建立起各地點的訊號強度資料庫。 • 使用者現場定位時改以最近鄰居法與資料庫進行比對。 • 我們取最近的3個鄰居平均後做為所在地 • 定位的誤差將會大幅降低，足以進行室內LBS導覽。

  13. INS定位 • INS又稱慣性導航系統(Inertial Navigation System )，現今已管廣泛運用於導彈、飛機等飛航產物上。 • INS使用陀螺儀、電子羅盤、加速度計等感測器獲取數據，搭配計算機進行定位計算。 • 利用觸碰型手機內建的電子羅盤，可以知道使用者的移動方向與移動振幅，藉此完成INS計步器來進行定位。

  14. INS定位 • 手機上的電子羅盤可以檢測與北方的夾角，同時也能夠偵測使用者移動的振幅。 • 我們夾角來判定使用者的方向，並且利用振福來判定使用者是否有前進。 • 與北方的夾角為Azimuth值 • ０度為正北 • 上下振幅為Pitch值 • ｜Pitch｜>定值時判定為行進一步

  15. INS定位 • 我們假設人類平常每前進一步為0.65公尺，將1個Block再分割成7*7的小方格，利用計步器所偵測到的步數與方向決定使用者所在地。

  16. 室內定位技術整合 • 由於INS每行走就會增加一點誤差值，這一累積誤差當時間一久將會成為巨大的差值，所以我們會定期以RSSI將初始位置更新降低誤差。 • 將INS做為行進間定位的主體，以RSSI定位做為起始點判定與修正，這就是手機室內LBS的定位。 • 在以下情況啟用RSSI • 於程式開始 • 錯誤發生時 • 長時間行走時（這時將INS與RSSI結果平均做為所在地） • 長時間靜止不動

  17. 系統架構圖 室內導航 判斷程序 RSSI定位 INS定位 訊號資料庫 位置比對 電子羅盤 位置計算 Check-in 目標搜尋 錯誤偵測

  18. 相關流程圖 程式啟動 RSSI室內定位 設定目標(非必要) INS啟動 RSSI再定位 追蹤定位 錯誤 判斷位置 重置數據與設定新目標 正確 到達目標並提供資訊 是否有下一個目標 YES! No! 程式結束

  19. 相關成果-RSSI • 藉由Wi-Fi~RSSI定位的結果，準確正確率為75%。 • 由實驗結果可知，在空曠的室內場地。運用Wi-Fi的無線訊號強度的定位法誤差值僅僅2公尺，正確率高達7成5。雖然不甚完美，但已經是十分高的數字，如果搭配其他定位方法，在聯集下定位的正確率將會更高。

  20. 相關成果- INS • 我們實踐運用INS的計步器定位成果，效果十分優良，能夠將誤差壓低在2公尺內。 • 短距離10公尺的誤差約為0.1公尺 • 長距離90公尺的誤差約為0.44公尺 精確度 實驗路徑

  21. 專題結果 • 將RSSI與INS兩項定位技術整合後，短時間內的定位誤差低於3公尺以下，讓使用者能夠正確德知自己所在。 • 我們依據使用者的所在，搭配資料庫。能夠讓使用者找到想要的商品以及想到達的目標，算是完成了手機LBS導覽的一小步。

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