Xem mẫu
Võ Minh Phụng
MSHV: 1670777
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN VIỄN THÔNG
---------------o0o---------------
BÁO CÁO TIỂU LUẬN
ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ
BLUETOOTH LOW ENERGY
GVHD: TS. Trịnh Xuân Dũng
HVTH: Võ Minh Phụng
MSHV: 1670777
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 1 NĂM 2017
i
Võ Minh Phụng
MSHV: 1670777
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành báo cáo tiểu luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
TS. Trịnh Xuân Dũng đã tận tâm hướng dẫn qua từng buổi học trên lớp cũng như
những buổi nói chuyện, trình bày về các lĩnh vực, những nghiên cứu mới về khoa
học công nghệ viễn thông.
Bài báo cáo được thực hiện trong khoảng thời gian gần 2 tuần và tìm hiểu về
công nghệ mới. Do vậy không tránh khỏi những thiếu sót, tôi mong nhận được
những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy và các bạn trong lớp học để kiến thức
của tôi ngày càng được hoàn thiện hơn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 1 năm 2017.
Sinh viên
Võ Minh Phụng
ii
Báo cáo tiểu luận
SVTH: Võ Minh Phụng
TÓM TẮT TIỂU LUẬN
Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) được biết đến với
khả năng định vị rất tốt để chỉ đường đi, hoặc bất kỳ nơi nào trên phạm vi rộng lớn.
Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của hệ thống định vị GPS là trong những trường hợp
cụ thể ví dụ như trong một tòa nhà, vị trí chính xác của một thiết bị so với tòa nhà thì
không thể xác định chính xác được.
Hệ thống định vị trong nhà (Indoor Positioning System - IPS) có khả năng giải
quyết tốt vấn đề này, một trong những thách thức lớn nhất của hệ thống định vị trong
nhà gặp phải là tính ổn định, chi phí cao, công suất tiêu thụ lớn. Việc kết hợp với công
nghệ Bluetooth Low Energy 4.0 (BLE) đã khắc phục được những nhược điểm trên, với
các ưu điểm nỗi bật như: Tiết kiệm năng lượng, tính ổn định cao, cho phép thiết bị
hoạt động trong vài năm chỉ với một viên pin nhỏ bằng đồng xu (Coin-cell Battery).
Tiểu luận này trình bày về “Định vị trong nhà sử dụng công nghệ Bluetooth Low
Energy”, ví dụ như khi bạn bước vào một tiệm sách để tìm một cuốn sách hiếm nào
đó, thay vì phải tìm và hỏi nhân viên bán hàng, bạn chỉ việc sử dụng điện thoại di động
thông minh để tìm tên tựa sách hoặc tên tác giả và rồi một bản đồ trong nhà sách sẽ
xuất hiện và chỉ cho bạn đúng kệ sách có trưng bày cuốn sách cần tìm.
iii
Báo cáo tiểu luận
SVTH: Võ Minh Phụng
MỤC LỤC
1
2
3
4
5
6
GIỚI THIỆU ...................................................................................................1
1.1 Tổng quan ....................................................................................................1
1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .................................................2
1.3 Nhiệm vụ tiểu luận ......................................................................................2
CÔNG NGHỆ BLUETOOTH LOW ENERGY ............................................2
2.1 Bluetooth Low Energy Protocol Stack........................................................3
2.2 Các kiểu thiết bị Bluetooth 4.0 ....................................................................5
CÁC CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ HIỆN NAY ..........................5
ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ BLE ............................6
4.1 Thuật toán định vị trong nhà .......................................................................7
4.1.1 Cell of Origin (COO) / Cell ID (CID) ..................................................7
4.1.2 Signal Level Triangulation ...................................................................8
4.1.3 Angle of Arrival (AOA) .......................................................................9
4.2 Nguyên lý hoạt động định vị trong nhà sử dụng BLE ................................9
4.3 Các ứng dụng định vị trong nhà sử dụng BLE.........................................12
4.3.1 Các dịch vụ định vị .............................................................................12
4.3.2 Cảnh sát và lính chữa cháy .................................................................13
4.3.3 Thư viện, bảo tàng, khu thương mại ..................................................13
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................................13
5.1 Kết luận .....................................................................................................13
5.2 Hướng phát triển .......................................................................................14
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................15
iv
Báo cáo tiểu luận
SVTH: Võ Minh Phụng
DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA
Hình 2-1: Cấu trúc Bluetooth Low Energy 4.0.......................................................3
Hình 2-2: Các kiểu cấu hình phần cứng .................................................................4
Hình 2-3: Các kiểu thiết bị Bluetooth 4.0 ...............................................................5
Hình 3-1: Các công nghệ định vị trong nhà ............................................................6
Hình 4-1: Công nghệ định vị Cell of Origin ...........................................................7
Hình 4-2: Công nghệ định vị trong nhà Signal Level Triangulation ......................8
Hình 4-3: Công nghệ định vị Angle of Arrival.......................................................9
Hình 4-4: Sử dụng thuật toán Triangulation để xác định vị trí của thiết bị ..........10
Hình 4-5: Mối quan hệ giữa khoảng cách và RSSI ..............................................12
Hình 4-6: Các ứng dụng định vị trong nhà. ..........................................................13
v
nguon tai.lieu . vn
MSHV: 1670777
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN VIỄN THÔNG
---------------o0o---------------
BÁO CÁO TIỂU LUẬN
ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ
BLUETOOTH LOW ENERGY
GVHD: TS. Trịnh Xuân Dũng
HVTH: Võ Minh Phụng
MSHV: 1670777
TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 1 NĂM 2017
i
Võ Minh Phụng
MSHV: 1670777
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành báo cáo tiểu luận này, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
TS. Trịnh Xuân Dũng đã tận tâm hướng dẫn qua từng buổi học trên lớp cũng như
những buổi nói chuyện, trình bày về các lĩnh vực, những nghiên cứu mới về khoa
học công nghệ viễn thông.
Bài báo cáo được thực hiện trong khoảng thời gian gần 2 tuần và tìm hiểu về
công nghệ mới. Do vậy không tránh khỏi những thiếu sót, tôi mong nhận được
những ý kiến đóng góp quý báu của quý thầy và các bạn trong lớp học để kiến thức
của tôi ngày càng được hoàn thiện hơn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 1 năm 2017.
Sinh viên
Võ Minh Phụng
ii
Báo cáo tiểu luận
SVTH: Võ Minh Phụng
TÓM TẮT TIỂU LUẬN
Hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System - GPS) được biết đến với
khả năng định vị rất tốt để chỉ đường đi, hoặc bất kỳ nơi nào trên phạm vi rộng lớn.
Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của hệ thống định vị GPS là trong những trường hợp
cụ thể ví dụ như trong một tòa nhà, vị trí chính xác của một thiết bị so với tòa nhà thì
không thể xác định chính xác được.
Hệ thống định vị trong nhà (Indoor Positioning System - IPS) có khả năng giải
quyết tốt vấn đề này, một trong những thách thức lớn nhất của hệ thống định vị trong
nhà gặp phải là tính ổn định, chi phí cao, công suất tiêu thụ lớn. Việc kết hợp với công
nghệ Bluetooth Low Energy 4.0 (BLE) đã khắc phục được những nhược điểm trên, với
các ưu điểm nỗi bật như: Tiết kiệm năng lượng, tính ổn định cao, cho phép thiết bị
hoạt động trong vài năm chỉ với một viên pin nhỏ bằng đồng xu (Coin-cell Battery).
Tiểu luận này trình bày về “Định vị trong nhà sử dụng công nghệ Bluetooth Low
Energy”, ví dụ như khi bạn bước vào một tiệm sách để tìm một cuốn sách hiếm nào
đó, thay vì phải tìm và hỏi nhân viên bán hàng, bạn chỉ việc sử dụng điện thoại di động
thông minh để tìm tên tựa sách hoặc tên tác giả và rồi một bản đồ trong nhà sách sẽ
xuất hiện và chỉ cho bạn đúng kệ sách có trưng bày cuốn sách cần tìm.
iii
Báo cáo tiểu luận
SVTH: Võ Minh Phụng
MỤC LỤC
1
2
3
4
5
6
GIỚI THIỆU ...................................................................................................1
1.1 Tổng quan ....................................................................................................1
1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .................................................2
1.3 Nhiệm vụ tiểu luận ......................................................................................2
CÔNG NGHỆ BLUETOOTH LOW ENERGY ............................................2
2.1 Bluetooth Low Energy Protocol Stack........................................................3
2.2 Các kiểu thiết bị Bluetooth 4.0 ....................................................................5
CÁC CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ HIỆN NAY ..........................5
ĐỊNH VỊ TRONG NHÀ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ BLE ............................6
4.1 Thuật toán định vị trong nhà .......................................................................7
4.1.1 Cell of Origin (COO) / Cell ID (CID) ..................................................7
4.1.2 Signal Level Triangulation ...................................................................8
4.1.3 Angle of Arrival (AOA) .......................................................................9
4.2 Nguyên lý hoạt động định vị trong nhà sử dụng BLE ................................9
4.3 Các ứng dụng định vị trong nhà sử dụng BLE.........................................12
4.3.1 Các dịch vụ định vị .............................................................................12
4.3.2 Cảnh sát và lính chữa cháy .................................................................13
4.3.3 Thư viện, bảo tàng, khu thương mại ..................................................13
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................................13
5.1 Kết luận .....................................................................................................13
5.2 Hướng phát triển .......................................................................................14
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................15
iv
Báo cáo tiểu luận
SVTH: Võ Minh Phụng
DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA
Hình 2-1: Cấu trúc Bluetooth Low Energy 4.0.......................................................3
Hình 2-2: Các kiểu cấu hình phần cứng .................................................................4
Hình 2-3: Các kiểu thiết bị Bluetooth 4.0 ...............................................................5
Hình 3-1: Các công nghệ định vị trong nhà ............................................................6
Hình 4-1: Công nghệ định vị Cell of Origin ...........................................................7
Hình 4-2: Công nghệ định vị trong nhà Signal Level Triangulation ......................8
Hình 4-3: Công nghệ định vị Angle of Arrival.......................................................9
Hình 4-4: Sử dụng thuật toán Triangulation để xác định vị trí của thiết bị ..........10
Hình 4-5: Mối quan hệ giữa khoảng cách và RSSI ..............................................12
Hình 4-6: Các ứng dụng định vị trong nhà. ..........................................................13
v