Luận văn thạc sĩ về xác định vị trí người dùng bằng điện thoại di động

Nghiên cứu chuyên sâu Xác định vị trí người dùng qua điện thoại di động: Luận văn thạc sĩ, phương pháp luận hiện đại, kết quả ứng dụng thực tế trong

• Tác giả: Trương Ánh Hồng
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Văn Cường
• Trường học: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
• Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
• Đề tài: Xác định vị trí người dùng qua điện thoại di động
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGƯỜI DÙNG BẰNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
• 2.1. Các ứng dụng sử dụng thông tin và vị trí người dùng
• 2.1.1. Giới thiệu về định vị
• 2.2. Ứng dụng định vị trong nhà
• 2.3. Định vị trong nhà bằng phương pháp Dead Reckoning
• 2.4. Các nghiên cứu trước đây
• 2.5. Phạm vi nghiên cứu
• 3. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGƯỜI DÙNG
• 3.1. Phân tích và xử lý tín hiệu cảm biến
• 3.2. Xử lý dữ liệu cảm biến
• 3.2.1. Phát hiện bước
• 3.2.2. Ước lượng độ dài bước
• 3.2.3. Định hướng di chuyển
• 3.2.4. Xác định vị trí
• 4. THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 4.1. Thu thập dữ liệu
• 4.2. Thử nghiệm và đánh giá
• 4.3. Kết chương
• DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Định vị là một kỹ thuật quan trọng trong việc xác định vị trí của đối tượng trong không gian. Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) đã trở thành công cụ phổ biến trong nhiều ứng dụng, từ giao thông đến cứu hộ. Tuy nhiên, trong môi trường nội thất, tín hiệu GPS thường bị suy yếu do các vật cản như tường và mái nhà. Điều này dẫn đến việc cần thiết phải phát triển các phương pháp định vị trong nhà. Đặc biệt, trong các tình huống khẩn cấp như cứu hỏa, việc xác định vị trí chính xác của người dùng là rất quan trọng. Luận văn này nhằm nghiên cứu và phát triển một ứng dụng định vị người dùng trong nhà bằng điện thoại di động, sử dụng công nghệ cảm biến gia tốc. Việc này không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong việc xác định vị trí mà còn tiết kiệm chi phí cho người sử dụng.

II. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Trong những năm gần đây, nhiều nghiên cứu đã được thực hiện về định vị người dùng. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức cần giải quyết, bao gồm chi phí lắp đặt cao và độ chính xác chưa đảm bảo. Các phương pháp định vị hiện tại có thể chia thành bốn loại chính: tam giác, cảm biến trực tiếp, nhận dạng mẫu, và Dead Reckoning. Trong đó, phương pháp Dead Reckoning cho thấy tiềm năng lớn trong việc sử dụng các cảm biến có sẵn trên điện thoại thông minh. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn nâng cao khả năng định hướng cho người dùng. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc phát triển một hệ thống định vị trong nhà dựa trên phương pháp Dead Reckoning, nhằm cải thiện độ chính xác và khả năng sử dụng trong thực tế.

III. Các ứng dụng sử dụng thông tin và vị trí người dùng

Hệ thống định vị không chỉ có ứng dụng trong giao thông mà còn trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ví dụ, trong y tế, việc theo dõi vị trí của bệnh nhân trong bệnh viện có thể giúp cải thiện chất lượng dịch vụ. Trong giáo dục, hệ thống định vị có thể hỗ trợ sinh viên tìm kiếm giảng đường hoặc văn phòng giảng viên. Ngoài ra, các ứng dụng định vị còn giúp theo dõi trẻ nhỏ hoặc người già, đảm bảo an toàn cho họ trong các tình huống khẩn cấp. Việc phát triển các ứng dụng này không chỉ mang lại lợi ích cho người dùng mà còn góp phần nâng cao hiệu quả quản lý trong các tổ chức và doanh nghiệp.

IV. Định vị trong nhà bằng phương pháp Dead Reckoning

Phương pháp Dead Reckoning là một trong những kỹ thuật định vị hiệu quả nhất trong môi trường nội thất. Kỹ thuật này sử dụng các cảm biến như gia tốc kế, la bàn và con quay hồi chuyển để ước lượng vị trí của người dùng dựa trên chuyển động của họ. Vị trí ban đầu có thể được xác định bằng GPS hoặc các phương pháp khác. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí triển khai thấp và khả năng định hướng tốt. Tuy nhiên, độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào việc thu thập và xử lý dữ liệu cảm biến một cách chính xác. Nghiên cứu này sẽ áp dụng phương pháp Dead Reckoning để phát triển một hệ thống định vị trong nhà, nhằm cung cấp thông tin chính xác về vị trí của người dùng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghệ định vị ngày càng phát triển, việc xác định vị trí người dùng trong không gian trong nhà trở thành một thách thức lớn do tín hiệu GPS bị suy yếu hoặc không ổn định khi có nhiều vật cản như tường, mái nhà. Theo ước tính, khoảng 80% điện thoại thông minh hiện nay sử dụng hệ điều hành Android, tích hợp cảm biến gia tốc ba chiều, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các ứng dụng định vị trong nhà. Vấn đề nghiên cứu tập trung vào xây dựng một hệ thống định vị người dùng bằng điện thoại di động thông minh, sử dụng kỹ thuật Dead Reckoning (DR) nhằm nâng cao độ chính xác, giảm chi phí và đơn giản hóa việc sử dụng.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là phát triển một ứng dụng trên nền tảng Android có khả năng xác định vị trí người dùng trong một tầng nhà với sai số hợp lý, không cần lắp đặt thêm thiết bị phần cứng, đồng thời có giao diện thân thiện, dễ sử dụng. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong môi trường trong nhà, thử nghiệm trên điện thoại Samsung Galaxy J3 với hệ điều hành Android 5, thu thập dữ liệu từ 10 người với độ tuổi, giới tính và nghề nghiệp khác nhau. Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc hỗ trợ các ứng dụng thực tiễn như cứu hộ, hướng dẫn di chuyển trong các tòa nhà công cộng, sân bay, bệnh viện, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và an toàn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: kỹ thuật định vị Dead Reckoning và xử lý tín hiệu cảm biến gia tốc. Dead Reckoning là phương pháp ước lượng vị trí dựa trên vị trí ban đầu và các bước di chuyển tiếp theo, sử dụng dữ liệu từ cảm biến gia tốc, từ kế, la bàn hoặc con quay hồi chuyển. Phương pháp này có ưu điểm chi phí thấp, dễ triển khai và phù hợp với thiết bị di động thông minh.

Ngoài ra, các khái niệm chuyên ngành được sử dụng bao gồm:

• Cảm biến gia tốc ba chiều: đo gia tốc theo ba trục không gian, cung cấp dữ liệu chuyển động thô.
• Bộ lọc thông cao và thông thấp: loại bỏ ảnh hưởng của trọng lực và nhiễu tín hiệu để thu được dữ liệu chính xác.
• Phát hiện bước đi: dựa trên đặc trưng đỉnh gia tốc thẳng đứng, xác định thời điểm bàn chân chạm đất.
• Ước lượng độ dài bước: gồm phương pháp tĩnh (dùng chiều cao nhân hệ số) và phương pháp động (dựa trên biến đổi gia tốc trong từng bước).
• Xác định vị trí: tính toán khoảng cách di chuyển dựa trên số bước và độ dài bước, từ đó xác định vị trí hiện tại so với vị trí ban đầu.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là tín hiệu gia tốc thu thập từ cảm biến tích hợp trên điện thoại thông minh Samsung Galaxy J3, với tần số lấy mẫu 100Hz. Mẫu nghiên cứu gồm 10 người (5 nam, 5 nữ) trong độ tuổi khoảng 20, thực hiện di chuyển trong hành lang tầng 2 của Trường Đại học Phòng cháy chữa cháy với các đoạn đường 10m, 20m và 30m.

Phương pháp phân tích bao gồm:

• Tiền xử lý dữ liệu: lọc thông cao để loại bỏ trọng lực, lọc thông thấp để giảm nhiễu, tái tạo mẫu bằng nội suy tuyến tính.
• Phát hiện bước: sử dụng thuật toán phát hiện đỉnh gia tốc với ngưỡng tương đối ΔThreshold = 1.8, xác định các đỉnh tối đa và tối thiểu hợp lệ trong khoảng thời gian 150-400ms.
• Ước lượng độ dài bước: áp dụng cả phương pháp tĩnh (dựa trên chiều cao nhân hệ số k) và phương pháp động (Weinberg, Scarlet, Kim) để tính toán độ dài từng bước.
• Xác định vị trí: tính tổng khoảng cách di chuyển dựa trên số bước và độ dài bước, từ vị trí bắt đầu đã biết.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2015 đến 2017, bao gồm giai đoạn thu thập dữ liệu, phát triển thuật toán, thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ chính xác phát hiện bước: Tỷ lệ lỗi trung bình phát hiện bước ở khoảng cách 10m là 4.46% với độ lệch chuẩn 3.00, ở khoảng cách 20m là 1.84% với độ lệch chuẩn 0.9. Điều này cho thấy hệ thống có khả năng phát hiện bước đi chính xác trong phạm vi thử nghiệm.

2. Ảnh hưởng chiều cao và giới tính: Một số đối tượng nữ có chiều cao thấp hơn (khoảng 1.5m) có tỷ lệ lỗi phát hiện bước cao hơn (20%), do ngưỡng phát hiện bước chưa phù hợp với đặc điểm cá nhân, dẫn đến phát hiện sai các đỉnh gia tốc không phải bước hợp lệ.

3. Ước lượng độ dài bước: Phương pháp động cho kết quả chính xác hơn phương pháp tĩnh, do tính đến sự biến đổi độ dài bước theo tốc độ và đặc điểm cá nhân. Tỷ lệ lỗi trong ước lượng khoảng cách di chuyển giảm đáng kể khi sử dụng phương pháp động.

4. Tính khả thi của cảm biến điện thoại: Cảm biến gia tốc trên điện thoại Samsung Galaxy J3 có tần số lấy mẫu ổn định 100Hz và độ lệch chuẩn gần 0, đảm bảo dữ liệu thu thập có độ tin cậy cao cho việc xử lý và phân tích.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của các sai số phát hiện bước và ước lượng độ dài bước là do sự khác biệt cá nhân về mô hình đi bộ, chiều cao và cách cầm điện thoại. Việc sử dụng ngưỡng phát hiện bước cố định chưa tối ưu cho tất cả đối tượng, cần có cơ chế hiệu chỉnh cá nhân để nâng cao độ chính xác. So sánh với các nghiên cứu trước đây, hệ thống sử dụng kỹ thuật Dead Reckoning trên điện thoại di động cho thấy ưu điểm vượt trội về chi phí và tính tiện dụng so với các hệ thống cần lắp đặt thiết bị chuyên dụng như RFID hay siêu âm.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ lỗi phát hiện bước theo từng khoảng cách di chuyển, bảng so sánh tỷ lệ lỗi giữa các phương pháp ước lượng độ dài bước, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của phương pháp đề xuất. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn lớn trong việc phát triển các ứng dụng định vị trong nhà, hỗ trợ cứu hộ, hướng dẫn di chuyển và quản lý người dùng trong các tòa nhà công cộng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa ngưỡng phát hiện bước: Đề xuất phát triển thuật toán tự động điều chỉnh ngưỡng phát hiện bước dựa trên đặc điểm cá nhân như chiều cao, giới tính và mô hình đi bộ nhằm giảm tỷ lệ lỗi phát hiện bước xuống dưới 2% trong vòng 6 tháng, do nhóm phát triển phần mềm thực hiện.

2. Áp dụng phương pháp ước lượng độ dài bước động: Khuyến nghị sử dụng phương pháp động (Weinberg, Scarlet, Kim) để ước lượng độ dài bước thay vì phương pháp tĩnh nhằm nâng cao độ chính xác vị trí, mục tiêu giảm sai số khoảng cách di chuyển dưới 5% trong 1 năm, do nhóm nghiên cứu và phát triển thuật toán đảm nhiệm.

3. Mở rộng thử nghiệm đa dạng đối tượng: Thực hiện thu thập dữ liệu và thử nghiệm trên nhóm người dùng đa dạng về độ tuổi, nghề nghiệp và thói quen đi bộ trong vòng 12 tháng để hoàn thiện mô hình và tăng tính ứng dụng rộng rãi, do phòng thí nghiệm và đối tác nghiên cứu phối hợp thực hiện.

4. Phát triển giao diện người dùng thân thiện: Thiết kế giao diện ứng dụng trực quan, hỗ trợ người dùng dễ dàng thao tác và nhận thông tin vị trí chính xác, ưu tiên phát triển tính năng hỗ trợ người khiếm thị và người già trong 6 tháng tới, do đội ngũ thiết kế UX/UI đảm nhận.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Hệ thống thông tin, Kỹ thuật điện tử: Có thể áp dụng phương pháp và kết quả nghiên cứu để phát triển các hệ thống định vị trong nhà, nghiên cứu sâu về xử lý tín hiệu cảm biến và thuật toán Dead Reckoning.

2. Các công ty phát triển ứng dụng di động và thiết bị định vị: Tham khảo để tích hợp công nghệ định vị trong nhà vào sản phẩm, giảm chi phí phần cứng, nâng cao trải nghiệm người dùng.

3. Cơ quan cứu hộ, an ninh và quản lý tòa nhà: Ứng dụng hệ thống định vị để theo dõi vị trí nhân viên, hỗ trợ tìm kiếm cứu nạn trong các tòa nhà phức tạp, tăng hiệu quả công tác quản lý.

4. Người dùng cá nhân, đặc biệt là người khiếm thị, người già: Sử dụng ứng dụng để định vị và di chuyển an toàn trong nhà, giảm thiểu rủi ro và tăng tính tự lập trong sinh hoạt hàng ngày.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp Dead Reckoning là gì và tại sao được chọn?
   Dead Reckoning là kỹ thuật ước lượng vị trí dựa trên vị trí ban đầu và các bước di chuyển tiếp theo, sử dụng dữ liệu cảm biến như gia tốc. Phương pháp này được chọn vì chi phí thấp, không cần lắp đặt thiết bị phụ trợ, phù hợp với điện thoại thông minh phổ biến hiện nay.

2. Ứng dụng có thể hoạt động chính xác trong môi trường phức tạp như thế nào?
   Ứng dụng sử dụng bộ lọc thông cao và thông thấp để loại bỏ nhiễu và trọng lực, đồng thời phát hiện bước dựa trên đặc trưng đỉnh gia tốc, giúp duy trì độ chính xác trong môi trường có nhiều vật cản như tường và đồ đạc.

3. Làm thế nào để ứng dụng xử lý sự khác biệt cá nhân trong bước đi?
   Hiện tại ứng dụng sử dụng ngưỡng phát hiện bước cố định, tuy nhiên đề xuất phát triển thuật toán tự điều chỉnh ngưỡng dựa trên đặc điểm cá nhân nhằm nâng cao độ chính xác và giảm sai số.

4. Phương pháp ước lượng độ dài bước nào hiệu quả nhất?
   Phương pháp động như Weinberg, Scarlet và Kim cho kết quả chính xác hơn phương pháp tĩnh vì tính đến sự biến đổi độ dài bước theo tốc độ và đặc điểm cá nhân, giúp giảm sai số khoảng cách di chuyển.

5. Ứng dụng có thể mở rộng cho các nền tảng khác ngoài Android không?
   Vì Android chiếm khoảng 80% thị phần điện thoại thông minh và cung cấp API truy cập cảm biến linh hoạt, nghiên cứu tập trung trên nền tảng này. Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, phương pháp có thể được chuyển giao và phát triển trên các nền tảng khác như iOS với điều chỉnh phù hợp.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công hệ thống định vị người dùng trong nhà bằng điện thoại di động sử dụng kỹ thuật Dead Reckoning với cảm biến gia tốc ba chiều tích hợp sẵn.
• Hệ thống đạt độ chính xác phát hiện bước trung bình dưới 5% và ước lượng khoảng cách di chuyển với sai số thấp, phù hợp với nhiều đối tượng người dùng.
• Phương pháp xử lý tín hiệu và thuật toán phát hiện bước được thiết kế đơn giản, tiết kiệm chi phí, không cần lắp đặt thiết bị phụ trợ.
• Kết quả thử nghiệm trên 10 người với các đoạn đường 10m, 20m, 30m tại môi trường thực tế cho thấy tính khả thi và hiệu quả của hệ thống.
• Các bước tiếp theo bao gồm tối ưu hóa thuật toán phát hiện bước, mở rộng thử nghiệm đa dạng đối tượng và phát triển giao diện người dùng thân thiện để ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

Để tiếp tục phát triển và ứng dụng công nghệ này, các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp có thể liên hệ để hợp tác nghiên cứu, thử nghiệm và triển khai thực tế nhằm nâng cao hiệu quả quản lý và hỗ trợ người dùng trong môi trường trong nhà.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN VỀ XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ NGƯỜI DÙNG BẰNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG Chương này sẽ trình bày tổng quan về định vị, một số ứng dụng định vị vị trí người trong nhà, các nghiên cứu trước đây về bài toán xác định vị trí người dùng. Phần cuối chương là phạm vi nghiên cứu và một số giả định. Các ứng dụng sử dụng thông tin và vị trí người dùng 1.

Giới thiệu về định vị Định vị là một kỹ thuật được sử dụng để biết vị trí của đối tượng trong một hệ quy chiếu. Đối tượng đó có thể là đối tượng đứng yên như tòa nhà, sân bóng, … hoặc đối tượng di động như một chiếc xe máy, ô tô, con người, … Tuy nhiên, trong phạm vi của luận văn này chúng tôi tập trung vào đối tượng cần định vị là con người di chuyển hoặc đứng yên trong một tòa nhà. Trong nhiều năm qua, hệ thống định vị được phát triển và ngày càng đạt đến độ chính xác cao. Phạm vị xác định vị trí các đối tượng cũng đạt được những kết quả đáng kể và được ứng dụng rộng rãi.

Hệ thống định vị giúp ích trong việc xác định vị trí, tính toán khoảng cách, tìm đường đi trong các phạm vi khác nhau. Lợi ích đem lại từ hệ thống định vị là rất lớn và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống của chúng ta. Hiện nay, có rất nhiều công nghệ định vị trong đó nổi bật nhất và được sử dụng nhiều nhất là hệ thống định vị toàn cầu (Global Postioning System – GPS) sử dụng vệ tinh để định vị. Một ví dụ nổi bật về ứng dụng GPS là hệ thống tìm đường trên các thiết bị đặt trên ô tô.

Thiết bị GPS này giúp những người lái ô tô có khả năng tìm kiếm con đường đi ngắn nhất tới địa điểm đã định trước, giúp rút ngắn thời gian tìm kiếm cũng như giảm bớt sự hao phí về tài chính, môi trường. Trong phạm vi hẹp, hệ thống định vị sẽ giúp robot có khả năng tìm đường trong một mô hình bóng đá robot. Chúng ta có thể thấy rằng, lợi ích đem lại từ hệ thống định vị là rất lớn và càng ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống con người. Luan van 4 Bên cạnh đó các ứng dụng định vị trong các thiết bị cầm tay cũng nhận được sự quan tâm nghiên cứu và sử dụng của cộng đồng, ví dụ như các ứng dụng cung cấp dịch vụ tự động cho người khiếm thị khi họ di chuyển trong nhà, theo dõi trẻ nhỏ, người già hoặc người trí nhớ kém trong những trường hợp người thân không có nhiều thời gian để trông nom, quản lý nhằm tránh được những trường hợp đáng tiếc xảy ra.

Các thiết bị định vị xe đạp điện giúp các vị phụ huynh theo dõi, giám sát, quản lý và bảo vệ con em mình khi gặp trường hợp khẩn cấp. Ứng dụng định vị trong nhà Hệ thống định vị toàn cầu GPS hay các hệ thống định vị trên phạm vi rộng có những ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên, trong những trường hợp cụ thể, ví dụ như trong một tòa nhà, trong các khu đông đúc dân cư khi các tín hiệu vệ tinh bị suy yếu và phân tán bởi nhiều vật cản như mái nhà, tường và các đối tượng khác [18] thì hệ thống GPS không thể vận hành do chưa nhận được tín hiệu trực tiếp từ vệ tinh. Do đó, hệ thống GPS thường không đủ chính xác khi tìm kiếm người trong một căn phòng, tòa nhà hoặc người ở một địa điểm nào đó không thu được tín hiệu GPS.

Vì vậy, việc nghiên cứu một ứng dụng nhằm xác định được vị trí của đối tượng trong nhà là thực sự cần thiết. Định vị trong nhà được hiểu là quá trình xác định vị trí của đối tượng trong một không gian cụ thể ví dụ như trong một tòa nhà, một trung tâm mua sắm, thư viện, Dưới đây là một số điểm khác biệt của định vị trong nhà (indoor) so với định vị ngoài trời (outdoor): - Không gian nhỏ hơn. - Có nhiều chướng ngại vật làm phân tách các tín hiệu. - Tín hiệu bị nhiễu và suy yếu bởi các bức tường và đồ nội thất.

- Vận tốc chuyển động của các đối tượng thấp hơn. - Ít chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết. Chính vì những lý do trên việc định vị trong nhà có những tầm quan trọng nhất định. Hiện nay có nhiều các công trình nghiên cứu về công nghệ định vị nhằm thực hiện Luan van 5 các yêu cầu của cuộc sống cũng như nghiên cứu khoa học.

Một vài lĩnh vực có thể sử dụng ứng dụng của định vị trong nhà có thể kể đến: - Việc phát triển các ứng dụng định vị trong rất nhiều các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống như: theo dõi bệnh nhân, hay thậm chí là các thiết bị y tế đắt tiền tại các bệnh viện; trong bảo tàng hoặc trong các hội chợ, hệ thống định vị sẽ giúp người hướng dẫn hướng dẫn người xem từ xa, thậm chí người xem có thể tự xác định được vị trí của mình từ đó xác định được hướng di chuyển phù hợp; trong các thư viện lớn, hệ thống có thể giúp người đọc tìm được sách mà họ mong muốn; hệ thống định vị trong các cửa hàng giúp người quản lý theo dõi khách hàng của mình đồng thời hướng dẫn họ, giúp họ tìm được những sản phẩm mong muốn hay cung cấp cho khách hàng các thông tin cần thiết khi họ đứng tại vị trí của một sản phẩm hoặc trong các trường đại học, hệ thống định vị giúp người khách có thể tìm được vị trí văn phòng cần đến hoặc giúp sinh viên xác định được vị trí giảng viên, giảng đường cần tìm. - Trong lĩnh vực người máy (robotic) [2], việc xác định vị trí của người máy là hết sức quan trọng, quyết định độ chuẩn xác của người máy khi thực hiện các nhiệm vụ đặt ra. Các nhà khoa học tiến hành cài đặt các thiết bị định vị vào người máy để xác định được hướng đi của chúng, hay xác định vị trí mà chúng cần phải đi. - Kỹ thuật cơ khí đang ngày càng phát triển theo hướng ứng dụng các hệ thống tự động thông minh.

Việc ứng dụng các ứng dụng định vị là thực sự cần thiết với các thiết bị trong công nghiệp, như hệ thống hỗ trợ công cụ tại dây truyền lắp ráp xe, hướng dẫn robot di chuyển, giám sát tự động và kiểm soát chất lượng. Khả năng định vị trong nhà còn có thể giúp đỡ việc tìm kiếm các công cụ cần bảo trì, các thiết bị này được gắn thẻ và được lắp đặt rải rác tên tất cả các cơ sở sản xuất trong nhà máy nên việc tìm kiếm khó khăn và mất nhiều thời gian. Ngoài ra, việc cải thiện hệ thống an toàn tự động, bảo hộ lao động và tránh va chạm cũng đều có khả năng sử dụng định vị để nâng cao an toàn cho người lao động. Định vị trong nhà bằng phương pháp Dead Reckoning Theo nguyên tắc đo cơ bản khác nhau, phương pháp định vị có thể được chia thành bốn loại chính: tam giác, cảm biến trực tiếp, nhận dạng mẫu, và dead reckoning [7]: - Dead Reckoning (DR): Trong khi người dùng di chuyển, hệ thống ước tính vị trí của người dùng thông qua các cảm biến như gia tốc, từ kế, la bàn, con quay hồi chuyển hoặc sử dụng mô hình đi bộ cụ thể của người sử dụng (chẳng hạn như tốc độ đi bộ trung bình của người dùng).

Vị trí ban đầu thường được xác định bằng GPS, tần số vô tuyến (RFID), dựa vào định vị điện thoại di động hoặc do người dùng tự thiết đặt. Các hệ thống định vị sử dụng kỹ thuật Dead Reckoning thường cho kết quả định vị rất chính xác, việc cài đặt hệ thống khá đơn giản, tiết kiệm chi phí, phù hợp với phần đông người sử dụng. Kỹ thuật DR được ứng dụng trong các hệ thống định vị của ô tô, người máy thông minh, hay các ứng dụng định vị nhằm bảo vệ, theo dõi, tìm kiếm trẻ em, người bị bệnh. - Tam giác: đây là kỹ thuật định vị dựa trên việc sử dụng vị trí ít nhất ba điểm được biết đến để xác định vị trí của người sử dụng [7].

Hệ thống GPS được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng định vị ngoài trời cũng sử dụng kỹ thuật tam giác để xác định vị trí của đối tượng. GPS là một mạng lưới gồm 27 vệ tinh quay xung quanh trái đất. Mỗi ngày các vệ tinh GPS bay hai vòng xung quanh trái đất theo một quỹ đạo được tính toán chính xác và liên tục phát tín hiệu xuống trái đất. Dựa vào cách sắp đặt của các vệ tinh này, khi đứng bất kỳ tại một địa điểm trên trái đất vào bất kỳ thời điểm nào chúng ta cũng thu được ít nhất 4 tín hiệu của bốn vệ tinh GPS khác nhau.

Các máy thu nhận các tín hiệu này sẽ tính toán và hiển thị vị trí của người dùng. Tuy nhiên ở trên đã trình bày các tín hiệu từ các vệ tinh GPS là không khả thi trong các tòa nhà hoặc giữa các tòa nhà cao tầng. Chính vì vậy, thay vì sử dụng các tín hiệu vệ tinh GPS, các hệ thống định vị trong nhà sử dụng tín hiệu từ các trạm thu phát sóng di động (BTS), hoặc các trạm phát sóng không dây sử dụng trong các tòa nhà. Tuy nhiên, việc thiết đặt thêm thiết bị khá tốn kém, hơn nữa hệ thống có chính xác hay không phụ thuộc vào việc thiết đặt vị trí các trạm phát sóng.

Vì thế trong một số Luan van 7 trường hợp hệ thống cho kết quả không chính xác chưa đem lại hiệu quả định vị trong nhà. - Nhận dạng mẫu: là kỹ thuật định vị dựa trên sự so sánh dữ liệu hiện tại với bộ dữ liệu được thu thập từ trước đó, bộ dữ liệu này đã được kết hợp với bản đồ môi trường. Từ kết quả so sánh đó, hệ thống sẽ đưa ra vị trí của đối tượng. Dữ liệu có thể thu được bằng cách sử dụng các máy ảnh, hoặc các thiết bị di động có chức năng chụp ảnh và các thiết bị thu có thể thu tín hiệu từ các trạm phát sóng có sẵn hoặc tự thiết lập.

Một bất lợi của kỹ thuật này là dung lượng lưu trữ bộ dữ liệu là rất lớn mà chúng ta biết rằng bộ dữ liệu mẫu càng lớn thì khả năng định vị càng cao. - Cảm biến trực tiếp: là kỹ thuật xác định vị trí của người dùng thông qua các cảm biến thu được từ các thẻ đã được cài đặt sẵn trong môi trường.