ATGM336H+ESP01S的室内定位系统设计

广东海洋大学寸金学院 舒秀兰 郑旭彬 李泽森 马昌运 刘 诗

随着无线通信技术的发展，位置信息服务的需求越来越被重视。针对当前GPS在室内定位过程中容易受到周围环境的影响，导致定位精度低的问题，设计了一种基于ATGM336H模块与EPS01S模块相结合的室内定位系统。实验结果表明，本设计在提高室内定位精准度，降低成本方面具有显著优势。

图1 系统总体设计框图

图2 GPS定位流程

如今的GPS室外定位技术已经足够成熟，并且被广泛运用于我们的生活当中，通过GPS进行室外定位其优点在于能够进行远距离的实时定位，定位精度高，速度快。但当从室外进入室内建筑时，GPS信号会受到墙体的阻隔或周围环境的影响，最终造成定位精度急剧下降。

目前，在大多数室内环境中都会配备有Wi-Fi，通过Wi-Fi进行室内定位，可以对物体进行追踪，实时获取个人位置信息。因此，本设计在ATGM336H模块的GPS室外定位基础上，通过EPS01S模块的Wi-Fi室内定位加以辅助，提高Wi-Fi在室内定位的精准度，减少周围环境对室内定位的影响。

1 系统总体设计

本设计主要是通过ATGM336H模块进行GPS室外定位，搭建基于ESP01S模块的Wi-Fi功能，将该模块作为一个Wi-Fi热点使用，通过Wi-Fi组网建立一个soft AP模块和多个station模块建立起连接关系，其中PC端和手机APP也是其中一个模块，利用Wi-Fi模块作为热点，通过云服务器将客户端与服务端进行连接。利用STM32F103最小系统与Wi-Fi模块进行连接，完成初步的数据收发，将数据上传到云服务器，将数据发送到客户端，通过手机APP实现室内近距离的定位，提高室内定位的精准度，用户也可以通过手机查看到所处位置的位置信息。如图1所示。

2 室内外定位技术实现

借助GPS的室外定位和Wi-Fi室内定位技术，可以得到用户或物体在某时刻的位置所在，同时将室内外定位技术相结合，可以降低障碍物对用户或物体定位的影响，减小在传输数据过程中的传输损耗，更快更精准的得到用户或物体的位置。

2.1 GPS室外定位实现

目前，GPS定位技术已经足够成熟，能够满足大部分人在室外对位置服务的要求，其定位精度高，覆盖面积广，通过卫星的星历数据计算四颗卫星的坐标从而确定GPS接收设备的位置。将ATGM336H模块设置为GPS定位模式，通过GPS定位采集到的位置信息通过处理器，可以在PC端或手机上显示用户位置。如图2所示。

但是仅仅通过GPS进行室内定位容易受到周围环境或障碍物的影响，导致传输信号的衰减，定位精度下降。

2.2 Wi-Fi室内定位实现

近几年来，随着物联网的发展，获取位置信息的相关技术正逐渐从室外到室内，被应用最广泛的就是通过Wi-Fi进行室内的定位。用户可以通过手机开启Wi-Fi，成为数据源，连接附近的Wi-Fi热点，根据热点信号的强弱，快速获取有效的室内相对位置信息。

3 软件设计

3.1 开发环境搭建

该系统是以ARM Cortex-M3为微处理器，在MDK5的环境上进行搭建的，通过该开发平台进行程序的运行、编译和下载，并且在该环境下将以STM32F103为核心的最小系统，通过Wi-Fi模块连上热点与移动云进行互联，实现指令下达与数据收发。利用云端，用户可以发送数据到服务器，定位模块作出响应后，在手机上可以实时获取用户在室内的位置信息。

3.2 GPS模块配置

将ATGM336H模块采用GPS定位的方式进行室外定位，可以同时获取时间和经纬度信息，经过转换得到用户位置信息，其配置功能如以下程序所示：

3.3 Wi-Fi模块配置

在GPS模块配置完成后，对Wi-Fi模块进行程序设置。Wi-Fi无线网络由接入点和无线网卡组成，在开阔地域通讯距离可达到150m，在封闭地域也能达到80m。Wi-Fi模块要与移动云互联，需要先配置模式，采取TCP协议进行网络通信，同时与STM32F103核心板以及ATGM336H模块进行通信。ESP8266-01S设置为station模式作为热点，借助MQTT协议连接移动云与手机端、PC端组成局域网，完成服务端与用户端的数据收发，获取位置信息，从而实现精准室内定位。

结语：在MDK5环境的开发平台上，通过串口的通信，将ATGM336H模块与Wi-Fi模块实现数据的收发，通过将GPS模块的室外定位与Wi-Fi模块的室内定位进行互通互联，降低室内障碍物对定位精度的影响，方便人们的生活。