室内GPS使用困难？学习如何利用BLE和Wi-Fi 三角定位构建DIY实时室内追踪系统。准确追踪人、宠物或机器人，并在设备上实时查看位置。
室内导航在许多应用领域变得越来越重要——从可穿戴设备、室内追踪系统到宠物活动监测。它在家庭自动化和机器人等领域也发挥着关键作用。问题是GPS在室内根本不好用。雷达和激光雷达等技术可以解决这个问题，但它们成本高昂且日常使用时往往不切实际。
这时，一个更简单且经济的解决方案就派上用场了：BLE 三角定位和Wi-Fi 三角定位。这些方法允许通过使用BLE或Wi-Fi信号，将其信号强度（RSSI，接收信号强度指示器）转换为距离信息，实现实时室内定位。
在典型的设置中，我们在房间或建筑的天花板或角落放置三个或更多锚点或信标。通过持续分析这些信标之间的信号强度，系统可以估算人员或物体在空间内的准确位置。
为了实现这一点，我们可以使用小型、紧凑的BLE或Wi-Fi板。一个很好的例子是Indusboard，它内置了Wi-Fi，还有加速度计和磁力计。这不仅有助于追踪移动，还提供实时方向信息。
信标数量取决于你希望系统的准确度以及你愿意花费多少。在很多情况下，使用四个信标效果更好。
将Indusboard单元放置在房间的四个天花板角落，而非墙上，可以提高准确性并控制成本。只需对代码做些微调，这种设置甚至可以帮助估算房间的深度和高度。
图1。室内定位的网页界面在继续之前，让我们先了解三角测量方法是什么，以及它如何用于房间或房屋内部的实时监控和追踪，甚至跨多层楼。
三角测量方法通过利用来自多个固定点的Wi-Fi或蓝牙信号的角度和信号强度，精确确定物体的位置。
对于室内追踪，我们设置了特殊的接收器——如Wi-Fi、蓝牙或超宽频锚点——能够检测来自设备信号的到达角度（AoA）。通过沿这些角度方向画线，线条交汇点显示设备的精确位置。
由于该方法依赖几何结构而非仅限信号强度，因此更准确且稳定，非常适合在建筑物、仓库或工厂内部导航和跟踪。
假设你在房间的已知位置有3个WiFi信标（例如角落分别在（0,0）、（5,0）、（2.5,4）米）。你的手机（标签）会从每个（-60、-70、-65 dBm）接收RSSI。
将RSSI转换为距离：使用类似“距离=10^（参考RSSI-测量RSSI）/（10 * 路径损耗因子）”这样的公式。
参考RSSI（A）：1米波段信号（例如，-59 dBm，测试）。
路径损耗（n）：室内信号的衰落方式（例如2.5）。
示例：RSSI -60：距离 = 10^（（-59 – （-60）） / （10*2.5）） = 10^（1/25） ≈ 1.1米。
对所有3个都做：d1=1.1m，d2=2.5m，d3=1.8m。
绘制圆圈（三边形）：想象每个信标周围的圆圈，半径为距离。
圆1：中心（0,0），半径1.1米。
圆2：中心（5,0），半径2.5米。
圆3：中心（2.5,4），半径1.8米。
你的位置是它们交汇的地方（通常一点）。
求交数学：对每个圆使用公式 （x – x1）^2 + （y – y1）^2 = d1^2。
相减对以求解x/y：例如，x = （d1^2 – d2^2 + x2^2 – x1^2） / （2*（x2 – x1）） + y 项。
对于多层（3D）：加Z，使用第四信标或最小二方（平均最佳拟合）。
示例结果：（2.0， 2.0）m。像Python/Excel这样的工具可以计算。
图2。定位与计算的三边测量方法这里，我们需要创建两个独立的代码：一个用于发送Wi-Fi信号并作为Wi-Fi热点的锚点/信标，另一个用于接收这些信号的标签。
锚点/信标应放置在房间的墙壁或天花板上——分别在两侧或不同楼层，具体取决于你是否想要多层定位系统。标签会贴在宠物的项圈、人的脖子上或机器人底盘上。这些标签将作为接收器，收集锚点所有Wi-Fi网络的信号，并利用前述三角测量方法计算位置。最后，位置信息可以实时显示在网页上。
锚代码方面，我们使用 ESP-NOW 库。该库允许多个ESP设备直接通信，无需互联网连接或外部Wi-Fi路由器。它甚至可以创建自己的连接网络。
在代码中，每个锚点应拥有唯一的设备ID（1、2、3、4等），以便标签识别它正在通信的锚点，并确定每个ID的距离。接下来，为每个信标设置广播地址，并通过ESP-NOW发送数据。
代码准备好后，上传到工业板上每个锚点。你需要至少3个锚点，但建议4个以提升精度。对于多层定位，你可以修改标签代码以包含楼层层级数据，但本例中我们重点关注单一房间定位。
图3。Code snippet for beacon/Ancor device除了使用 ESP-NOW外，我们还需要配置 Wi-Fi 的接入点模式，使每个锚点都能作为热点使用。这使我们能够连接网络并实时查看位置数据，实现在同一网络上的持续追踪。
Indusboard Coin内置磁力计和加速度计，帮助实时测量移动速度和方向。磁力计用于获取方向数据和旋转度，使系统能够确定精确的方向。这使得定位和定位系统更加准确和安全，提供精准的定位和实时追踪，从而使我们的室内定位系统更加先进。
图4。代码片段标签关于标签代码，我们还创建了另一个版本，当Indusboard信标放置在房间天花板的角落时，不仅可以确定物体的二维位置，还能确定物体的深度和高度。
图5。3D室内定位现在，使用3.3V电池或通过Indusboard Coin背面的JST连接器为锚点供电。将每个锚点放置在房间的角落，如图6所示。
接着，给标签供电并根据需要安装：比如作为人的项圈、宠物的项圈，或者固定在机器人上——基本上任何你想追踪的东西都可以。将你的笔记本电脑或手机连接到标签设备的Wi-Fi热点。
打开浏览器，输入IP地址192.168.4.1。你现在可以实时查看数据，包括移动方向、房间内位置以及每个信标/锚点的距离。界面上的绿点会随着标签移动而移动，让你实时追踪它。
图6。实时室内追踪，支持BLE、Wi-Fi三角定位和Indusboard <!-- 非定向300*250按钮 17/09 wenjing begin --> <!-- 非定向300*250按钮 end -->
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