Nâng cao độ chính xác của hệ thống định vị trong nhà sử dụng thiết bị dẫn đường bluetooth năng lượng thấp

Gần đây, các ứng dụng sử dụng các kỹ thuật định vị trong nhà ngày càng thu hút được sự quan tâm nghiên cứu, đặc biệt là phương pháp định vị sử dụng thiết bị Blue-tooth Low Energy (BLE) năng lượng thấp. Tuy nhiên, hệ thống sử dụng các thiết bị BLE đang phải đối mặt với vấn đề là tín hiệu RSSI thu được không ổn định trong môi trường trong nhà.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nâng cao độ chính xác của hệ thống định vị trong nhà sử dụng thiết bị dẫn đường bluetooth năng lượng thấp ISSN: 1859-2171 TNU Journal of Science and Technology 208(15): 203 - 208 e-ISSN: 2615-9562 NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG THIẾT BỊ DẪN ĐƯỜNG BLUETOOTH NĂNG LƯỢNG THẤP Phạm Thành Nam1* 1 Trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền Thông Thái Nguyên TÓM TẮT Gần đây, các ứng dụng sử dụng các kỹ thuật định vị trong nhà ngày càng thu hút được sự quan tâm nghiên cứu, đặc biệt là phương pháp định vị sử dụng thiết bị Blue-tooth Low Energy (BLE) năng lượng thấp. Tuy nhiên, hệ thống sử dụng các thiết bị BLE đang phải đối mặt với vấn đề là tín hiệu RSSI thu được không ổn định trong môi trường trong nhà. Kết quả này dẫn đến độ chính xác định vị chưa cao. Để nâng cao độ chính xác của hệ thống định vị trong nhà sử dụng BLE, chúng tôi đề xuất sử dụng chồng chéo nhiều thiết bị dẫn đường BLE đặt tại cùng một vị trí để lọc ra độ lệch RSSI, từ đó giảm sự không ổn định của tín hiệu RSSI. Chúng tôi cũng đưa ra mô hình toán học của phương pháp đề xuất để tính toán ra vị trí của người dùng. Kết quả triển khai thử nghiệm cho thấy hệ thống đã cải thiện được độ chính xác định vị đáng kể so với các hệ thống khác. Từ khóa: Định vị trong nhà; Thiết bị BLE; Tín hiệu RSSI; Thuật toán định vị; Lỗi định vị Ngày nhận bài: 28/10/2019; Ngày hoàn thiện: 26/11/2019; Ngày đăng: 29/11/2019 INCREASE THE ACCURACY OF THE INDOOR LOCATION SYSTEM USING THE BLUETOOTH LOW ENERGY DEVICES Pham Thanh Nam University of Information And Communication Technology - TNU ABSTRACT Recently, the commerical applications using indoor positioning techniques are increasing rapidly, including many systems using Bluetooth Low Engergy (BLE) devices. However, these systems are facing the problem that the RSSI signal received is not stable in the indoor environment. This result leads to low positioning accuracy. In order to improve the accuracy of the indoor positioning system using BLE, we propse using multiple BLE devices to filter out the RSSI deviation, thereby reducing the instability of the RSSI signal. We also give the mathematical model to calculate the user's location. Our results show that the system has improved the positioning accuracy significantly compared to other systems. Keyword: Indoor Positioning System; Bluetooth Low Engergy Beacon; RSSI signal; Poisitioning algorithm; Positioning error. Received: 28/10/2019; Revised: 26/11/2019; Published: 29/11/2019 * Corresponding author. Email: ptnam@ictu.edu.vn http://jst.tnu.edu.vn; Email: jst@tnu.edu.vn 203  Phạm Thành Nam Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 203 - 208 1. Giới thiệu định vị lớn, tuy nhiên nếu sử dụng nhiều thiết Các hệ thống định vị trong nhà hiện nay đang bị dẫn đường thì xác suất xảy ra là rất nhỏ. được phát triển nhanh và trở thành một công Tại cùng một vị trí, độ mạnh tín hiệu được nghệ quan trọng trong nhiều hệ thống ứng phát ra từ nhiều thiết bị dẫn đường là gần dụng. Công nghệ định vị toàn cầu truyền giống nhau. Nếu sự khác biệt giữa độ mạnh thống (GPS) không đủ đảm bảo độ chính xác tín hiệu vượt qua một giá trị ngưỡng, chúng để định vị các đối tượng bị che khuất trong tôi sẽ phát hiện được ra lỗi này và loại bỏ giá các tòa nhà bởi vì độ chính xác trung bình của trị RSSI bị lỗi này. Với mỗi giá trị trung bình nó khoảng 10 mét và tín hiệu GPS sẽ bị suy RSSI nhận được chúng tôi sẽ tính toán ra giảm mạnh đối với môi trường trong nhà. Do khoảng cách của người dùng đến các điểm đặt đó, chúng ta cần tìm ra các công nghệ mới thiết bị BLE này từ đó tìm ra vị trí của người giống như GPS giúp định vị chính xác các đối dùng trong căn phòng. Do hệ thống luôn đạt tượng trong nhà. Đã có rất nhiều giải pháp được độ ổn định của giá trị RSSI nên đạt cho vấn đề định vị trong nhà này như được độ chính xác cao hơn so với hệ thống Bluetooth [1-4, 7], Wi-Fi [5], Ultrasound [6], khác. Bài báo của chúng tôi bao gồm các QR code [8], Xử lý ảnh [9]. Tuy nhiên, các hệ phần: Phần 1 là giới thiệu, Phần 2 là mô tả thống này đang phải đối mặt với các hạn chế phương pháp đề xuất, Phần 3 là các kết quả như là chi phí cao, tiêu thụ năng lượng lớn, thực nghiệm, Phần 4 là kết luận. tín hiệu thu được thường xuyên không ổn 2. Phương pháp đề xuất định do nhiễu của môi trường trong nhà dẫn 2.1. Kiến trúc hệ thống tới độ chính xác thấp. Gần đây, sự phát triển Kiến trúc hệ thống bao gồm các thiết bị dẫn của các thiết bị cầm tay thông minh, đặc biệt đường BLE và phần mềm ứng dụng chạy trên là điện thoại thông minh với khả năng nhận điện thoại di động của người dùng. Thiết bị tín hiệu RSSI thông qua kết nối Bluetooth hứa dẫn đường sẽ định kì phát quảng bá tín hiệu hẹn mang đến một giải pháp hiệu quả cho RSSI vào khoảng không gian định vị và thiết việc tiết kiệm năng lượng đối với các hệ bị di động của người dùng sẽ thu các tín hiệu thống định vị trong nhà. Dựa trên tín hiệu này sau đó phân tích dữ liệu để tính ra vị trí RSSI nhận được, hệ thống có thể ước lượng ...