Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị trong nhà dựa trên cảm biến đIện thoạI thông minh

Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị trong nhà dựa trên cảm biến đIện thoạI thông minh Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị trong nhà dựa trên cảm biến đIện thoạI thông minh Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị trong nhà dựa trên cảm biến đIện thoạI thông minh luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ VŨ VIỆT DŨNG Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị nhà dựa cảm biến điện thoại thông minh Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Hệ thống thông tin Mã số: 60480104 LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Nguyễn Hải Châu Hà Nội – 07/2019 i Mục lục Lời cảm ơn iii Lời cam đoan iv Danh mục hình vẽ v Danh mục bảng biểu vi Mở đầu vii Chương 1: Tổng quan 1.1 1.2 Hệ thống định vị nhà Ứng dụng thách thức hệ thống định vị nhà 1.2.1 Ứng dụng hệ thống định vị nhà 1.2.2 Thách thức hệ thống định vị nhà Chương Các kỹ thuật định vị nhà 2.1 Các công nghệ không dây 2.1.1 Công nghệ Wi-Fi 2.1.2 Công nghệ LTE 2.1.3 Công nghệ Bluetooth 2.1.4 Công nghệ Băng siêu rộng UWB 2.2 Các công nghệ cảm biến 2.2.1 Cảm biến gia tốc 2.2.2 Con quay hồi chuyển 2.2.3 Cảm biến từ trường 2.3 Các phương pháp ước lượng vị trí 2.3.1 Góc tín hiệu đến (AOA) 2.3.2 Thời gian nhận tín hiệu (TOA) 2.3.3 Chênh lệch thời gian nhận tín hiệu (TDOA) 10 2.3.4 Chỉ báo cường độ tín hiệu (RSSI) 10 2.4 Các thuật toán định vị 11 2.4.1 Phép đạc tam giác 12 ii 2.4.2 Phép đo cạnh 13 2.4.3 Thuật toán định vị sử dụng tiệm cận 14 2.4.4 Lấy dấu lập đồ tín hiệu 14 2.4.5 Phương pháp dẫn đường dự đoán 16 2.5 Các thuật toán lọc khớp liệu 16 2.5.1 Bộ lọc Kalman 16 2.5.2 Thuật toán người láng giềng gần 17 Chương Hệ thống định vị nhà dựa cảm biến từ trường 19 3.1 Giới thiệu 19 3.2 Cơ sở 20 3.3 Xây dựng đồ từ trường 23 3.4 Thuật tốn xác định vị trí 31 3.5 Tích hợp với đồ Google Map 32 3.6 Thiết kế cài đặt hệ thống 33 3.6.1 Ứng dụng lập đồ từ trường 34 3.6.2 Ứng dụng định vị 36 3.6.3 Khả mở rộng 39 Chương Thực nghiệm 41 4.1 Môi trường thực nghiệm 41 4.2 Phương pháp thực 43 4.2.1 Thực lập đồ từ trường 43 4.2.2 Thực định vị 43 4.3 Kết thực nghiệm 45 4.4 Đánh giá độ xác hệ thống 46 Chương Kết luận 52 Tài liệu tham khảo 53 iii Lời cảm ơn Trước tiên xin dành lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo, PGS TS Nguyễn Hải Châu – người hướng dẫn, khuyến khích, bảo tạo cho tơi điều kiện tốt từ bắt đầu hồn thành cơng việc Tơi xin dành lời cảm ơn chân thành tới thầy cô giáo khoa Công nghệ thông tin, trường Đại học Công nghệ, ĐHQGHN tận tình đào tạo, cung cấp cho tơi kiến thức vô quý giá tạo điều kiện tốt cho tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu trường Đồng thời xin cảm ơn tất người thân yêu gia đình tơi tồn thể bạn bè người giúp đỡ, động viên vấp phải khó khăn, bế tắc giúp đỡ tơi hồn thành luận văn iv Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ công nghệ thông tin “Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị nhà dựa cảm biến điện thoại thông minh” cơng trình nghiên cứu riêng tơi, khơng chép lại người khác Trong toàn nội dung luận văn, điều trình bày cá nhân tơi tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất nguồn tài liệu tham khảo có xuất xứ rõ ràng hợp pháp Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm chịu hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2019 Vũ Việt Dũng v Danh mục hình vẽ Hình 2.1 Sơ đồ mạng di động sử dụng LTE Hình 2.2 Định vị sử dụng góc tín hiệu đến Hình 2.3 Định vị sử dụng thời gian nhận tín hiệu 10 Hình 2.4 Định vị sử dụng báo cường độ tín hiệu 11 Hình 2.5 Phép đạc tam giác 12 Hình 2.6 Phép đo cạnh 14 Hình 2.8 Thuật tốn k người láng giềng gần 18 Hình 3.1 Tính cục cường độ từ trường 21 Hình 3.2 Cường độ từ trường theo thời gian 22 Hình 3.3 Ảnh hưởng thiết bị điện tử lên cường độ từ trường 23 Hình 3.4 Lập đồ từ trường 24 Hình 3.5 Hệ quy chiếu điện thoại (nguồn: Google [18]) 25 Hình 3.6 Phép biến đổi giá trị cường độ từ trường hệ quy chiếu trái đất 26 Hình 3.7 Cường độ từ trường khu vực thử nghiệm 28 Hình 3.8 Biểu đồ phân bố cường độ từ trường khu vực thử nghiệm 30 Hình 3.9 Lược đồ kiến trúc ứng dụng lập đồ từ trường 35 Hình 3.10 Giao diện ứng dụng lập đồ từ trường 36 Hình 3.11 Lược đồ kiến trúc ứng dụng định vị 37 Hình 3.12 Giao diện ứng dụng định vị 38 Hình 3.13 Hiển thị kết định vị lên đồ 39 Hình 3.14 Đóng gói liệu hệ thống 40 Hình 4.1 Bề mặt khu vực thử nghiệm 41 Hình 4.2 Hình ảnh nhà khu vực thử nghiệm 42 Hình 4.3 Vị trí khu vực thử nghiệm đồ 42 Hình 4.4 Đường thử nghiệm 44 Hình 4.5 Kết thử nghiệm định vị hệ thống 45 Hình 4.6 Phân bố giá trị sai số 47 Hình 4.7 Thống kê sai số đoạn đường thử nghiệm 50 vi Danh mục bảng biểu Bảng 3.1 Thống kê cường độ từ trường khu vực thử nghiệm 29 Bảng 3.2 Giả mã thuật toán định vị k người láng giềng gần 32 Bảng 4.1 Thống kê sai số đầu hệ thống 46 Bảng 4.2 Các phân vị sai số đầu hệ thống 51 vii Mở đầu Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ công nghệ thông tin, hệ thống định vị toàn cầu GPS ứng dụng nhiều phần mềm thiết bị Các thiết bị không dây điện thoại thông minh cài đặt sẵn tính định vị tồn cầu GPS phần khơng thể thiếu Độ xác GPS sử dụng mơi trường ngồi trời cao, nhiên, hệ thống định vị toàn cầu GPS khơng thể cho kết xác thiết bị môi trường nhà Đặc biệt mơi trường tồ nhà lớn cao ốc, viện bảo tàng, trung tâm thương mại Định vị nhà trở thành chủ đề nghiên cứu quan tâm nhiều năm trở lại có hệ thống thương mại hố Việc định vị thiết bị mơi trường nhà mang lại lợi ích nhiều trường hợp khác theo dõi vị trí bệnh nhân bệnh viện giúp người tiêu dùng tìm vị trí cửa hàng trung tâm thương mại Tuy nhiên, chưa có giải pháp hồn hảo chưa có chuẩn chung cho việc định vị nhà Nhiều giải pháp khác sử dụng hệ thống định vị nhà, hệ thống số chúng phù hợp với môi trường khác với công nghệ chi phí khác nhau, nhiên, hệ thống định vị nhà có có chung đặc điểm thường yêu cầu chi phí cao để cài đặt sở hạ tầng triển khai thiết bị làm tham chiếu Nhằm mục đích nghiên cứu phát triển hệ thống định vị nhà hoạt động mà không cần cài đặt thêm thiết bị nào, luận văn phân tích so sánh giải pháp định vị nhà có, phát triển hệ thống định vị nhà dựa liệu từ cảm biến từ trường điện thoại thông minh Chương 1: Tổng quan 1.1 Hệ thống định vị nhà Định vị việc xác định vị trí đối tượng khu vực toạ độ hoá hệ quy chiếu cho trước Một hệ thống định vị hoạt động thiết bị điện tốn phải có chức xác định vị trí thiết bị khu vực cho trước với độ xác định Sự phổ biến điện thoại di động giúp việc điện toán trở nên phổ biến hơn, mạnh mẽ mềm dẻo Điện thoại di động thiết bị di động phổ biến sử dụng rộng rãi thời đại thông tin ngày Cùng với phát triển công nghệ, hệ thống định vị toàn cầu GPS cài đặt sẵn hầu hết thiết bị điện thoại di động, khiến cho việc sử dụng điện thoại di động cho việc định vị điều hướng trời trở nên dễ dàng phổ biến hết Tuy nhiên tòa nhà lớn, hệ thống định vị tồn cầu GPS phải đối mặt với khó khăn tín hiệu yếu, nhiễu lớn làm cho độ xác kết giảm đáng kể Những khó khăn chủ yếu gặp phải môi trường nhà, tầng hầm môi trường ngầm tịa nhà lớn Vì vậy, phát sinh nhu cầu tất yếu xây dựng hệ thống định vị nhà độc lập với hệ thống định vị toàn cầu GPS Một hệ thống định vị nhà hệ thống xác định vị trí đối tượng người nhà sử dụng tín hiệu sóng radio, xạ từ trường, liệu cảm biến từ thiết bị di động Trên thực tế, có nhiều nghiên cứu để phát triển hệ thống định vị nhà sử dụng công nghệ khác với mục tiêu khác giảm chi phí, tăng độ xác kết định vị Nhờ vậy, nhiều nghiên cứu lĩnh vực triển khai, phát minh nhằm cải thiện hệ thống định vị nhà tăng tính ứng dụng chúng Những cơng trình sử dụng kỹ thuật cơng nghệ có điểm mạnh điểm yếu khác Đa số công nghệ sử dụng hệ thống định vị nhà phụ thuộc lớn vào yếu tố môi trường Một số công nghệ định vị sóng Wi-Fi u cầu chi phí lớn việc cài đặt thiết bị làm tham chiếu phục vụ cho việc định vị Các hệ thống định vị sử dụng tín hiệu đặc trưng tín hiệu để định vị, thơng qua phương pháp thuật toán định vị Các phương pháp ước lượng vị trí phổ biến Góc tín hiệu đến (AOA), Thời gian nhận tín hiệu (TOA), Chênh lệch thời gian nhận tín hiệu (TDOA) Chỉ báo cường độ tín hiệu (RSSI), thuật tốn định vị Triangulation, Trilateration Các phần luận văn trình bày cơng nghệ kỹ thuật định vị, phát triển hệ thống định vị nhà dựa tín hiệu xạ từ trường từ cảm biến điện thoại thông minh 1.2 Ứng dụng thách thức hệ thống định vị nhà 1.2.1 Ứng dụng hệ thống định vị nhà Hệ thống định vị toàn cầu GPS hoạt động dựa tính tốn với tín hiệu radio từ tập hợp vệ tinh xung quanh trái đất Có ba thành phần tồn hệ thống GPS: thành phần không gian chứa vệ tinh, thành phần điều khiển trạm giám sát mặt đất thành phần người dùng máy thu giải mã tín hiệu phát vệ tinh Điều kiện tiên việc định vị hệ thống GPS máy thu nhận tín hiệu với tần số sóng 1.57542G Hz gọi Tín hiệu L1 1.22760G Hz gọi Tín hiệu L2 từ vệ tinh quay quanh trái đất Những tín hiệu GPS với tần số thấp khó xâm nhập vào tịa nhà, đặc biệt tồ nhà cao tầng Vì vậy, hệ thống định vị tồn cầu GPS khơng hoạt động xác nhà, đặc biệt bên tịa nhà lớn cơng trình ngầm Trong hệ thống định vị tồn cầu GPS hoạt động khơng hiệu môi trường nhà, nhu cầu hệ thống định vị nhà ngày tăng lên Rất nhiều trường hợp thực tế yêu cầu hệ thống định vị nhà hoạt động ổn định với độ xác tương tự GPS hoạt động ngồi trời, ví dụ như: - Định vị trung tâm thương mại: Người dùng đến trung tâm thương mại, trung tâm thương mại có nhiều cửa hàng số cửa hàng giảm giá Tuy nhiên, người dùng khơng biết xác vị trí cửa hàng giảm giá đường đến cửa hàng Trong trường hợp này, 39 Hình 3.13 Hiển thị kết định vị lên đồ 3.6.3 Khả mở rộng Hệ thống thiết kế để có khả mở rộng dễ dàng, khơng cường độ từ trường mà tín hiệu khác sử dụng cho định vị cường độ tín hiệu Wi-Fi hay loại sóng vơ tuyến khác thơng qua tính đóng gói liệu Hình 3.14 thể tính đóng gói liệu hệ thống Mọi liệu cảm biến thu được lưu trữ hệ thống độc lập với thành phần xử lý logic, điều giúp cho hệ thống có tính mềm dẻo đáp ứng việc sử dụng liệu cảm biến khác tương lai, không ràng buộc với liệu cảm biến từ trường 40 Hình 3.14 Đóng gói liệu hệ thống Bên cạnh đó, hệ thống thiết kế để đáp ứng thuật toán định vị khác tương lai Bằng cách cài đặt thuật toán định vị với giao diện trừu tượng sẵn có, dễ dàng thay đổi thuật tốn định vị hệ thống Việc cài đặt thuật toán định vị thực dễ dàng cách kế thừa lớp trừu tượng AbstractIndoorLocationStrategy 41 Chương Thực nghiệm 4.1 Môi trường thực nghiệm Hệ thống thử nghiệm khu vực 5m x 14m Trung tâm thương mại Royal City để kiểm tra khả định vị hệ thống Thử nghiệm diễn vào ngày 20/7/2019 Việc thu thập liệu từ trường để xây dựng đồ từ trường thực điện thoại XiaoMi A1 Bề mặt khu vực thử nghiệm thể hình 4.1 Hình ảnh vị trí khu vực thử nghiệm đồ thể hình 4.2 4.3 Hình 4.1 Bề mặt khu vực thử nghiệm 42 Hình 4.2 Hình ảnh nhà khu vực thử nghiệm Hình 4.3 Vị trí khu vực thử nghiệm đồ 43 Toàn bề mặt khu vực thử nghiệm chia thành lưới giao điểm cách 1m hình vẽ Tồn thử nghiệm tiến hành khu vực thử nghiệm, trình thực hiện, thiết bị điện thoại không mang khỏi khu vực thử nghiệm 4.2 Phương pháp thực 4.2.1 Thực lập đồ từ trường Khu vực thử nghiệm có kích thước 5m x 14m chia thành lưới vng 1m x 1m hình 4.1 Trên tồn khu vực có 90 giao điểm tạo lưới có toạ độ từ (0, 0) đến (5, 14) Người thực lập đồ từ trường tiến hành di chuyển lưới đo cường độ từ trường tất 90 giao điểm khu vực đánh dấu Giá trị cường độ từ trường vị trí đo khoảng thời gian giây ghi lại vào nhớ Vị trí giao điểm cần đo xác định phương pháp đếm gạch, viên gạch lát khu vực có kích thước 0.5𝑚 × 0.5𝑚 Khi thực đo cường độ từ trường vị trí, người thực đứng thẳng, cầm điện thoại song song với mặt đất cách mặt đất khoảng 1m 4.2.2 Thực định vị Sau xây dựng đồ từ trường khu vực, ứng dụng thử nghiệm khả định vị di chuyển khu vực Để thực kiểm tra khả định vị hệ thống, người sử dụng di chuyển khu vực thử nghiệm theo đường xác định trước hình 4.4 Quãng đường di chuyển thử nghiệm chia thành 70 vị trí thử nghiệm định vị với khoảng cách vị trí 0.2m Mỗi vị trí thử nghiệm đánh dấu điểm hình 44 Đường thử nghiệm Y 10 11 12 13 14 0.5 B(1, 9.2) 1.5 A(1, 1) C(1.8, 10) X 2.5 3.5 D(3.8, 10) 4.5 F(4.4, 7.2) E(4.4, 9.4) Hình 4.4 Đường thử nghiệm Đường thử nghiệm bao gồm đoạn lần chuyển hướng, điểm 𝐴(1, 1) kết thúc điểm 𝐹(4.4, 7.2) Lộ trình đường thử nghiệm sau: - Xuất phát 𝐴(1, 1) thẳng đến 𝐵(1, 9.2) Từ vị trí 𝐵(1, 9.2) chuyển hướng thẳng đến 𝐶(1.8, 10) Từ vị trí 𝐶(1.8, 10) chuyển hướng thẳng đến 𝐷(3.8, 10) Từ vị trí 𝐷(3.8, 10) chuyển hướng thẳng đến 𝐸(4.4, 9.4) Từ vị trí 𝐸(4.4, 9.4) chuyển hướng thẳng đến 𝐹(4.4, 7.2) Kết thúc lộ trình Thực di chuyển bước đường thử nghiệm tiến hành định 70 vị trí thử nghiệm Trong trình định vị, giữ điện thoại độ cao khoảng 1m so với mặt đất Mỗi kết định vị ứng dụng ghi lại vào tệp kết dạng cặp giá trị toạ độ 45 4.3 Kết thực nghiệm Tiến hành lập đồ thử nghiệm khả định vị hệ thống trình bày mục 4.2 Thuật toán định vị sử dụng ứng dụng thuật toán k người láng giềng gần với k = Thử nghiệm lặp lại lần kết định vị thể hình 4.5 Trong đó, đường màu xanh đường thực tế người thực khu vực điểm màu cam kết định vị ứng dụng ghi lại Vị trí thực tế kết định vị thể hình vẽ cho nhìn tổng quát độ xác kết định vị Các điểm màu cam biểu diễn kết định vị gần với đường màu xanh biểu diễn vị trí thực tế điện thoại chứng tỏ kết định vị xác, ngược lại, điểm màu cam xa đường màu xanh kết định vị thiếu xác Kết định vị Y 10 X Vị trí thực tế Kết định vị Hình 4.5 Kết thử nghiệm định vị hệ thống 12 14 46 4.4 Đánh giá độ xác hệ thống Độ xác hệ thống đánh giá thông qua sai số kết định vị Sử dụng đầu thử nghiệm giá trị toạ độ thực tế vị trí thử nghiệm toạ độ kết định vị hệ thống, tính sai số D lần định vị tính khoảng cách từ vị trí thực tế 𝑃(𝑥, 𝑦) vị trí thử nghiệm vị trí kết định vị hệ thống 𝑃′(𝑥 ′ , 𝑦 ′ ), khoảng cách tính theo cơng thức: 𝐷 = |𝑃′ − 𝑃| = √(𝑥 ′ − 𝑥)2 + (𝑦 ′ − 𝑦)2 Tiến hành tính sai số với tất lần thử nghiệm lần thử nghiệm 70 phép định vị, có thống kê tổng quát sai số phân bố giá trị sai số lần thử nghiệm hệ thống bảng 4.1 hình 4.6 Tổng số phép thử 350 Sai số trung bình (m) 0.522 Độ lệch chuẩn (m) 0.415 Sai số nhỏ (m) 0.043 Sai số lớn (m) 2.364 Bảng 4.1 Thống kê sai số đầu hệ thống 47 Phân bố sai số kết định vị 140 40% 34% 35% 35% 120 30% 100 20% Tỉ lệ Tần suất 25% 80 60 15% 12% 40 10% 7% 20 1% 2% 3% 3% 1% 1% 1% 1% 5% 0% Sai số (m) Tần suất Tỉ lệ (%) Hình 4.6 Phân bố giá trị sai số Từ hình 4.6 phân bố giá trị sai số, thấy đa số trường hợp, sai số đầu hệ thống nằm khoảng từ 0.1 đến 0.7 Tỉ lệ sai số lớn 0.7 tương đối thấp toàn lần thử nghiệm Từ hình 4.5 biểu diễn kết định vị hệ thống, nhận xét hệ thống có độ xác khơng đoạn đường khác nhau, dễ dàng thấy đoạn BC DE, hệ thống đưa kết định vị thiếu xác so với đoạn đường cịn lại tồn lộ trình thử nghiệm Thực thống kê sai số kết định vị đoạn đường, ta có thống kê biểu đồ phân bố giá trị sai số đây: 48 Phân bố sai số đoạn AB 42% 100 90 45% 40% 36% 80 35% 70 Tần suất 25% 50 40 20% 16% Tỉ lệ 30% 60 15% 30 10% 6% 20 10 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 5% 0% Sai số (m) Tần suất Tỉ lệ (%) (a) Phân bố sai số đoạn AB Phân bố sai số đoạn BC 35% 30% 25% 20% 15% 15% 10% 10% 10% 10% 10% 5% 5% 5% 5% 0% 0% 0% 0% Sai số (m) Tần suất Tỉ lệ (%) (b) Phân bố sai số đoạn BC Tỉ lệ Tần suất 30% 49 Phân bố sai số đoạn CD 30 60% 48% 25 50% 40% 15 30% 22% 10 Tỉ lệ Tần suất 20 20% 14% 8% 2% 10% 4% 0% 0% 2% 0% 0% 0% 0% Sai số (m) Tần suất Tỉ lệ (%) (c) Phân bố sai số đoạn CD Phân bố sai số đoạn DE 45% 40% 40% 35% 30% 25% 20% 20% 13% 15% 7% 7% 7% 7% 0% 0% 0% 0% 0% 10% 5% 0% Sai số (m) Tần suất Tỉ lệ (%) (d) Phân bố sai số đoạn DE Tỉ lệ Tần suất 50 Phân bố sai số đoạn EF 25 45% 40% 40% 33% 20 35% 25% 20% 10 Tỉ lệ Tần suất 30% 15 15% 7% 10% 5% 0% 2% 2% 2% 2% 4% 2% 2% 5% 0% Sai số (m) Tần suất Tỉ lệ (%) (e) Phân bố sai số đoạn EF Hình 4.7 Thống kê sai số đoạn đường thử nghiệm Từ thống kê sai số đoạn đường thử nghiệm, nhận thấy đoạn AB, CD EF, phần lớn thử nghiệm có sai số nhỏ 1m Ngược lại, chuyển hướng từ đoạn AB để di chuyển đoạn BC, có 30% thử nghiệm có sai số nằm khoảng 1.4m đến 1.6m Tương tự, đoạn DE, có 40% số trường hợp có sai số nằm khoảng 1.2m đến 1.4m Từ thống kê này, thấy sai số đầu hệ thống tăng đáng kể điện thoại chuyển hướng di chuyển có xu hướng ổn định điện thoại di chuyển theo đường thẳng Do sai số đầu hệ thống không phân bố đều, sử dụng phân vị cách hiệu để đánh giá độ xác hệ thống Các phân vị thể phân bố phân tán tập liệu Các phân vị giá trị chia tập liệu thành phần có số lượng quan sát định, đó, tứ phân vị chia tập liệu thành phần bách phân vị 90 chia tập liệu thành phần 90% 10% tập liệu ban đầu Các giá trị phân vị sai số thể 51 bảng 4.2, trường hợp này, sử dụng tứ phân vị bách phần vị 90 Tứ phân vị thứ (25%) 0.288 Tứ phân vị thứ hai (50%) 0.418 Tứ phân vị thứ ba (75%) 0.546 Bách phân vị 90 (90%) 1.157 Bảng 4.2 Các phân vị sai số đầu hệ thống Các giá trị phân vị thể 25% trường hợp thử nghiệm, sai số đầu hệ thống nhỏ 0.288m 90% trường hợp thử nghiệm, giá trị sai số nhỏ 1.157m 52 Chương Kết luận Trong ngữ cảnh phát triển phần mềm thương mại, hệ thống định vị nhà có độ tin cậy cao, chi phí phát triển triển khai thấp mục tiêu nhiều nghiên cứu hướng đến Mục tiêu luận văn nghiên cứu phát triển hệ thống định vị nhà dựa cảm biến điện thoại thơng minh, nhằm mục đích cắt giảm chi phí phát triển triển khai thực tế Trong trình nghiên cứu hệ thống định vị nhà cơng trình trước đó, tơi nhận thấy công nghệ Wi-Fi Bluetooth sử dụng rộng rãi hệ thống định vị nhà Thông qua việc nghiên cứu so sánh ưu nhược điểm hệ thống cơng nghệ định vị nhà trước đó, tơi đề xuất xây dựng hệ thống định vị nhà dựa cường độ tín hiệu từ trường cảm biến từ trường điện thoại thông minh nhằm mục tiêu cắt giảm chi phí, khơng cần đầu tư sở hạ tầng thiết bị dễ sử dụng Hệ thống định vị nhà sử dụng cảm biến từ trường điện thoại thông minh phát triển thử nghiệm cho kết tốt Độ xác hệ thống thử nghiệm sai số định vị nhỏ 1.157m 90% trường hợp Hệ thống thiết kế để có tính mềm dẻo áp dụng tín hiệu khác thay phụ thuộc vào cường độ xạ từ trường Việc tích hợp hệ thống với đồ Google Map làm tăng tính dễ sử dụng hệ thống việc định vị Trong tương lai, hệ thống định vị nhà sử dụng cảm biến từ trường điện thoại thơng minh ứng dụng thực tế, nhiên số hạn chế hệ thống cần khắc phục Hệ thống phát triển dựa tính ổn định cường độ từ trường khu vực, đó, khu vực có thay đổi đáng kể, cần phải tiến hành xây dựng lại đồ từ trường khu vực Bên cạnh đó, tăng độ xác hệ thống giảm lượng tiêu thụ tài nguyên tính tốn cách khoanh vùng tìm kiếm thực thuật tốn định vị Có thể kết hợp thêm tín hiệu khác khu vực đồ cường độ Wi-Fi mã SID mạng Wi-Fi để tăng độ xác Những hướng nghiên cứu sử dụng thuật tốn định vị khác lọc Kalman lọc hạt để tăng độ tin cậy kết định vị 53 Tài liệu tham khảo [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] Wi-Fi Alliance, http://wi-fi.org 3G PPP, http://3gppp.org 5G PPP, http://5g-ppp.eu Bluetooth, http://www.bluetooth.com Bluetooth Beacons, http://www.bluetoothbeacons.com T Tsang M El-Gamal (2005), Ultra-wideband (UWB) communications systems: an overview J York (2008), Acoustic Source Localization R Dobbins, S Garcia, B Shaw (2011), Software Defined Radio Localization Using 802.11-style Communications P Barsocchi, S Lenzi, S Chessa, G Giunta (2009), A Novel Approach to Indoor RSSI Localization by Automatic Calibration of the Wireless Propagation Model Oguejiofor O S, Aniedu A N, Ejiofor H C, Okolibe A U (2013), Trilateration Based localization Algorithm for Wireless Sensor Network R E Kalman (1960), A new approach to linear filtering and prediction problems R Want, A.Hopper, V Flaco, J Gibbsons (1992), The Active Badge Location System Ward, Jones A Hopper (1997), A New Location Technique for the Active Office S Suksakulchai, S Thongchai, D.M Wilkes, K Kawamura (2000), Mobile robot localization using an electronic compass for corridor environment J Haverinen, A Kemppainen (2009), A global self-localization technique utilizing local anomalies of the ambient magnetic field D Navarro G Benet (2009), Magnetic map building for mobile robot localization purpose S Yuanchao, B Cheng, S Goubin, Z Chunshui, L Liqun, Z Feng (2015), Magicol: Indoor Localization Using Pervasive Magnetic Field and Oppotunistic WiFi Sensing Google (2015), Motion and position sensors ... pháp định vị nhà có, phát triển hệ thống định vị nhà dựa liệu từ cảm biến từ trường điện thoại thông minh 1 Chương 1: Tổng quan 1.1 Hệ thống định vị nhà Định vị việc xác định vị trí đối tượng khu... văn thạc sĩ công nghệ thông tin ? ?Nghiên cứu phát triển hệ thống định vị nhà dựa cảm biến điện thoại thông minh? ?? cơng trình nghiên cứu riêng tơi, khơng chép lại người khác Trong toàn nội dung... định vị nhà Ứng dụng thách thức hệ thống định vị nhà 1.2.1 Ứng dụng hệ thống định vị nhà 1.2.2 Thách thức hệ thống định vị nhà Chương Các kỹ thuật định vị nhà 2.1 Các công nghệ