ATGM336H+ESP01S的室內定位系統設計

廣東海洋大學寸金學院 舒秀蘭 鄭旭彬 李澤森 馬昌運 劉 詩

隨著無線通信技術的發展，位置信息服務的需求越來越被重視。針對當前GPS在室內定位過程中容易受到周圍環境的影響，導致定位精度低的問題，設計了一種基于ATGM336H模塊與EPS01S模塊相結合的室內定位系統。實驗結果表明，本設計在提高室內定位精準度，降低成本方面具有顯著優勢。

圖1 系統總體設計框圖

圖2 GPS定位流程

如今的GPS室外定位技術已經足夠成熟，并且被廣泛運用于我們的生活當中，通過GPS進行室外定位其優點在于能夠進行遠距離的實時定位，定位精度高，速度快。但當從室外進入室內建筑時，GPS信號會受到墻體的阻隔或周圍環境的影響，最終造成定位精度急劇下降。

目前，在大多數室內環境中都會配備有Wi-Fi，通過Wi-Fi進行室內定位，可以對物體進行追蹤，實時獲取個人位置信息。因此，本設計在ATGM336H模塊的GPS室外定位基礎上，通過EPS01S模塊的Wi-Fi室內定位加以輔助，提高Wi-Fi在室內定位的精準度，減少周圍環境對室內定位的影響。

1 系統總體設計

本設計主要是通過ATGM336H模塊進行GPS室外定位，搭建基于ESP01S模塊的Wi-Fi功能，將該模塊作為一個Wi-Fi熱點使用，通過Wi-Fi組網建立一個soft AP模塊和多個station模塊建立起連接關系，其中PC端和手機APP也是其中一個模塊，利用Wi-Fi模塊作為熱點，通過云服務器將客戶端與服務端進行連接。利用STM32F103最小系統與Wi-Fi模塊進行連接，完成初步的數據收發，將數據上傳到云服務器，將數據發送到客戶端，通過手機APP實現室內近距離的定位，提高室內定位的精準度，用戶也可以通過手機查看到所處位置的位置信息。如圖1所示。

2 室內外定位技術實現

借助GPS的室外定位和Wi-Fi室內定位技術，可以得到用戶或物體在某時刻的位置所在，同時將室內外定位技術相結合，可以降低障礙物對用戶或物體定位的影響，減小在傳輸數據過程中的傳輸損耗，更快更精準的得到用戶或物體的位置。

2.1 GPS室外定位實現

目前，GPS定位技術已經足夠成熟，能夠滿足大部分人在室外對位置服務的要求，其定位精度高，覆蓋面積廣，通過衛星的星歷數據計算四顆衛星的坐標從而確定GPS接收設備的位置。將ATGM336H模塊設置為GPS定位模式，通過GPS定位采集到的位置信息通過處理器，可以在PC端或手機上顯示用戶位置。如圖2所示。

但是僅僅通過GPS進行室內定位容易受到周圍環境或障礙物的影響，導致傳輸信號的衰減，定位精度下降。

2.2 Wi-Fi室內定位實現

近幾年來，隨著物聯網的發展，獲取位置信息的相關技術正逐漸從室外到室內，被應用最廣泛的就是通過Wi-Fi進行室內的定位。用戶可以通過手機開啟Wi-Fi，成為數據源，連接附近的Wi-Fi熱點，根據熱點信號的強弱，快速獲取有效的室內相對位置信息。

3 軟件設計

3.1 開發環境搭建

該系統是以ARM Cortex-M3為微處理器，在MDK5的環境上進行搭建的，通過該開發平臺進行程序的運行、編譯和下載，并且在該環境下將以STM32F103為核心的最小系統，通過Wi-Fi模塊連上熱點與移動云進行互聯，實現指令下達與數據收發。利用云端，用戶可以發送數據到服務器，定位模塊作出響應后，在手機上可以實時獲取用戶在室內的位置信息。

3.2 GPS模塊配置

將ATGM336H模塊采用GPS定位的方式進行室外定位，可以同時獲取時間和經緯度信息，經過轉換得到用戶位置信息，其配置功能如以下程序所示：

3.3 Wi-Fi模塊配置

在GPS模塊配置完成后，對Wi-Fi模塊進行程序設置。Wi-Fi無線網絡由接入點和無線網卡組成，在開闊地域通訊距離可達到150m，在封閉地域也能達到80m。Wi-Fi模塊要與移動云互聯，需要先配置模式，采取TCP協議進行網絡通信，同時與STM32F103核心板以及ATGM336H模塊進行通信。ESP8266-01S設置為station模式作為熱點，借助MQTT協議連接移動云與手機端、PC端組成局域網，完成服務端與用戶端的數據收發，獲取位置信息，從而實現精準室內定位。

結語：在MDK5環境的開發平臺上，通過串口的通信，將ATGM336H模塊與Wi-Fi模塊實現數據的收發，通過將GPS模塊的室外定位與Wi-Fi模塊的室內定位進行互通互聯，降低室內障礙物對定位精度的影響，方便人們的生活。