Location-Aware System and Real-Time Message Guiding Service

定位感知系統與即時訊息導覽服務

指導教授:吳曉光 教授

成員:章瑋倫 詹晏晴 鄭雅云

民國九十四年十二月

 

1. Project Goals

在此專題裡,我們想利用在室內空間已建置好的802.11(WiFi)無線網路。使用無線網路的優勢在於,只要使用者在支援無線網路的範圍內,定位系統和使用者的溝通介面便已存在。還有,因為我們把它建立於已存在的無線網路上,使用者只要有可以支援無線上網的行動裝置,便已具備需要的全部設備。

綜合上述觀點,且考量各種不同的條件後,我們決定以室內串連無線網路的數個Access Point(AP),做為我們定位的根據,且選擇PDA個人數位裝置,呈現如何因地制宜的接收訊息。

專題大致呈現的模型將會有一個Server端,且其會有該地區的樓層平面圖,圖上會顯示手持行動裝置透過AP無線上網的使用者位置,控制端便可依照使用者的所在位置,給予當下適宜的訊息。就可攜性來說,PDA和手機不相上下,但就介面螢幕顯示來說,PDA較佔優勢,是為呈現不管是純文字或多媒體影音訊息時,能有較良好的表達舞台。

程式架構圖

2. Implementation ideas

在使用者裝置上跑一個應用程式並收集附近AP的訊號強度,這個應用程式週期性的透過網路送出所收集的資訊給主機,而主機便可以利用所獲得的資料來進行三角定位。

計算使用者的位置時,伺服器需要下列三項資訊:

1. 至少有三個AP的實際位置:我們利用AP的實際位置以及位置轉換函式,在工五館樓層平面圖上標示AP的位置。並且利用圖上AP的距離去計算使用者位置。

2.三角定位法:client端至少接收三個AP的訊號強度,且SERVER已有這些AP位置和網路卡號。

3.利用演算法,將訊號強度值換算為實際距離:我們採用一個以Friis formula為基礎的simple free space loss model。此模組的訊號衰減只與訊號來源的距離相關。

 

 

 

 

 

由於上述之三角定位演算法使用simple free space loss model並沒有對實際環境詳加考慮,例如:牆壁等間隔物導致訊號衰減,使其無法精準算出實際距離;所以我們用以下方法來提高定位的精準度。

1.     樣式比對法之第一階段(off-line

在測量區域內建立數個training node,紀錄所有AP之於每個training node的訊號強度,將AP依照訊號強弱排序,經由大量的實地場測結果來建立每個training nodeAP排序樣本資料庫。

2.    樣式比對法之第二階段(real-time):

Client收集當下的AP訊號強度序列送至Server,比對此筆即時資料與資料庫樣本的相似程度,用以提高三角定位法之精確度。

 

最後,在設計如何實作的過程中,我們陸續想出幾個方法來改良在特定區域裡傳遞特定訊息檔案的品質,以下是說明這些方法的優缺點。

1. Idea 1 – Client端專屬的執行緒實作

每個使用者一連結上主機時,主機便指派一個執行緒給使用者,來處理關於訊息傳遞的事宜。實作這個方案,只要在主機上提供專屬的執行緒給每個連上的使用者,持續地檢查使用者是否進入該區,和是否該傳遞該區特定檔案給使用者。

但這方案的主要缺點是,如果此系統的使用者數量太多,則其執行緒數會相對增加,那麼此時主機的負荷量也會提高。另外,就算不傳遞檔案,執行緒仍會佔用主機資源。

2. Idea 2 – 利用multicast來傳遞訊息給使用者

首先,管理者會先劃分區域,並編輯各區域特定訊息。主機會有專屬的訊息傳送執行緒,且會定時發送訊息給該區分配到的群播位址。定位服務除了會讓使用者知道所在位置,同時也會告知使用者其所在區域的群播位址。使用者便會根據最新收到的群播位址,進行JOINLEAVE群播的動作。

 

3. Documents

File

Info

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文件下載

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投影片下載

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程式下載

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場測程式

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場測結果