低功耗蓝牙组网和定位技术研究
发布时间：2021-11-10 14:24
随着移动互联网时代的发展,智能化移动终端设备和短距离无线通信技术得到了飞速的进步,物联网概念的提出,使得基于位置的服务（Location Based Service,LBS）成为近年来人们需求的热点。室内位置指纹定位技术的出现和新一代低功耗蓝牙规范（Bluetooth Low-Energy,BLE）的推出,BLE技术以其发射功率低,性能高的特性,主流智能设备全面支持,让室内高精度定位的实现成为了可能。本文针对室内定位的问题,提出了网络侧的低功耗蓝牙组网定位系统方案以及蓝牙WiFi融合定位系统,主要研究工作如下:（1）本文基于寻息S1 iBeacon组网搭建实验硬件系统,以Android手机为移动信息采集平台,采集各个蓝牙节点RSS,将特征向量样本数据通过加权均值处理存入数据库,构建室内定位指纹库,通过服务器端使用定位算法进行实时定位。（2）从RSS的空间分布特性以及环境的影响等方面对RSS特性进行仿真分析,并针对指纹采集的不足在节点部署,算法改进上做了优化,然后对实时用户数据进行基于k-最近邻算法（k-NearestNeighbor,k-NN）的指纹定位。实验结果表明系统平均误差为1....
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２蓝牙工作频段和广播信道??
会产生相应的多径衰落。所以接收到的信号受到对数距离损耗、室内阴影衰落和??多径损耗等功率衰减的情况下，信号强度会围绕实际ＲＳＳ曲线上下波动。引用??百度百科阴影效应的一张图，如图２－４所示，该示意图中，粗线是一组理想信号??数据，而细线是信号在传播过程中受到室内环境因素影响而产生的功率变化。室??内环境复杂多变，如果直接用接收终端传回的蓝牙节点ＲＳＳ进行实时定位的话，??显然会受到功率衰减的影响，导致定位的准确性大大降低，通过先验概率模型对??室内系统模型进行计算是不合适的，所以我们采用了一种后验概率模型的方法，??位置指纹法。??牛??－ｉＴＯｋ?／?＾麟腦錄臟??传播距离??图２－４信号在室内环境信号强度??１０??
纹定位算法应运而生，指纹定位算法能够很好的利用反射折射所提供的信号指??数，离线通过机器学习算法训练成信号强度数据库，再通过在线定位实时测量??ＲＳＳＩ值与数据库进行匹配来估计和计算位置信息，如图２－５为一个典型的指纹??定位系统。??（（ｆ）??Ａ?ＡＰ１??ＴＵ＞＾－－Ｔ￣?ｒｍ?ＡＰ２??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ｉ??ｎ＿＿（０?＼??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?Ｋ?ＨＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??．．．＿？屢——＾＿＿？＿＿？＿＿．／Ｓ??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?＆?＿??＂?＂?＂?＂?ｎ?ｎ?ｎ?°?ｎ?＾?＾??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?＾Ｓｅｒｖｅｒ??ＲＰ?ＲｐＩ?／?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??ＲＰ?卜?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??ＡＰ４ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??ｒ?＾？＿＿？＾？＿？＿＿？＾＿？??（ＪｒＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??ｊ?｜?Ｉ?｜?Ｉ?［?ｊ?［?（！）?ＡＰ３??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ｊｊ??图２－５典型指纹定位系统??“位置指纹”把用户在室内环境下的位置信息与生活中的“指纹”结合了起??来，相似的，一个位置相关一个特定的指纹。室内定位中的指纹信息是多维的，??当待定位设备在等待接收信息，此时指纹信息就是这个信息的多个特征，如信号??强度ＲＳＳ，然后待定位节点通过接受无线传感器节点的信号信息，根据检测到的??特征来估算自身的位置
【参考文献】：
期刊论文
[1]BDS/GPS组合导航接收机自主完好性监测算法[J]. 王尔申,杨福霞,庞涛,曲萍萍,蓝晓宇,姜毅. 北京航空航天大学学报. 2018(04)
[2]自适应AP选择无线室内定位算法[J]. 朱琼琼,李平,杨程,胡检华. 计算机工程与应用. 2018(14)
[3]基于可靠AP选择和深度置信网络的室内定位算法[J]. 李新春,郭欣欣. 计算机应用研究. 2018(08)
[4]室内定位技术与应用综述[J]. 裴凌,刘东辉,钱久超. 导航定位与授时. 2017(03)
[5]智能室内定位系统研究与实现[J]. 陈立伟,黄璐,曹欢. 应用科技. 2017(06)
[6]基于iBeacon和多自由度MEMS的室内融合定位技术研究[J]. 谢红,曹欢,刘利国. 应用科技. 2017(05)
[7]基于多指纹联合匹配的混合定位算法[J]. 侯振寰,马永涛,姜启登,窦智. 计算机工程与科学. 2017(04)
[8]面向非视距环境的室内定位算法[J]. 毛科技,邬锦彬,金洪波,苗春雨,夏明,陈庆章. 电子学报. 2016(05)
[9]一种基于传播模型和位置指纹的混合室内定位方法[J]. 崔斌,赵西安. 测绘通报. 2015(06)
[10]一种改进的基于信号强度的WLAN定位方法[J]. 孙善武,王楠,陈坚. 计算机科学. 2014(06)
博士论文
[1]异构无线系统室内外无缝定位技术研究[D]. 邹德岳.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于压缩感知的RSS室内定位系统的研究与实现[D]. 冯辰.北京交通大学 2011
硕士论文
[1]基于WiFi的室内定位技术研究与实现[D]. 王田芳.南京邮电大学 2017
[2]基于RSSI位置指纹的Wi-Fi室内定位模型研究与算法实现[D]. 杜雅锋.吉林大学 2017
[3]基于WiFi/蓝牙融合的室内定位算法研究[D]. 刘沛丰.中国矿业大学 2017
[4]基于位置指纹的WiFi室内定位技术研究[D]. 马宽红.哈尔滨工业大学 2017
[5]基于位置指纹的WiFi室内定位技术研究与实现[D]. 李林.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于位置指纹与惯性测量的室内定位技术研究[D]. 姜启登.天津大学 2017
[7]基于WLAN位置指纹与惯性传感器的室内定位技术研究[D]. 张旭.华东师范大学 2016
[8]基于蓝牙与PDR融合的智能手机室内定位与跟踪算法研究[D]. 韩琪.杭州电子科技大学 2016
[9]基于蓝牙的智能硬件传感器数据传输系统研究[D]. 陈少勇.哈尔滨工业大学 2015
[10]智能手机室内定位技术的研究与实现[D]. 刘志达.华南理工大学 2015
本文编号：3487430
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－２蓝牙工作频段和广播信道??
会产生相应的多径衰落。所以接收到的信号受到对数距离损耗、室内阴影衰落和??多径损耗等功率衰减的情况下，信号强度会围绕实际ＲＳＳ曲线上下波动。引用??百度百科阴影效应的一张图，如图２－４所示，该示意图中，粗线是一组理想信号??数据，而细线是信号在传播过程中受到室内环境因素影响而产生的功率变化。室??内环境复杂多变，如果直接用接收终端传回的蓝牙节点ＲＳＳ进行实时定位的话，??显然会受到功率衰减的影响，导致定位的准确性大大降低，通过先验概率模型对??室内系统模型进行计算是不合适的，所以我们采用了一种后验概率模型的方法，??位置指纹法。??牛??－ｉＴＯｋ?／?＾麟腦錄臟??传播距离??图２－４信号在室内环境信号强度??１０??
纹定位算法应运而生，指纹定位算法能够很好的利用反射折射所提供的信号指??数，离线通过机器学习算法训练成信号强度数据库，再通过在线定位实时测量??ＲＳＳＩ值与数据库进行匹配来估计和计算位置信息，如图２－５为一个典型的指纹??定位系统。??（（ｆ）??Ａ?ＡＰ１??ＴＵ＞＾－－Ｔ￣?ｒｍ?ＡＰ２??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ｉ??ｎ＿＿（０?＼??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?Ｋ?ＨＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??．．．＿？屢——＾＿＿？＿＿？＿＿．／Ｓ??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?＆?＿??＂?＂?＂?＂?ｎ?ｎ?ｎ?°?ｎ?＾?＾??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?＾Ｓｅｒｖｅｒ??ＲＰ?ＲｐＩ?／?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??ＲＰ?卜?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??ＡＰ４ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??ｒ?＾？＿＿？＾？＿？＿＿？＾＿？??（ＪｒＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ??ｊ?｜?Ｉ?｜?Ｉ?［?ｊ?［?（！）?ＡＰ３??ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ＲＰ?ｊｊ??图２－５典型指纹定位系统??“位置指纹”把用户在室内环境下的位置信息与生活中的“指纹”结合了起??来，相似的，一个位置相关一个特定的指纹。室内定位中的指纹信息是多维的，??当待定位设备在等待接收信息，此时指纹信息就是这个信息的多个特征，如信号??强度ＲＳＳ，然后待定位节点通过接受无线传感器节点的信号信息，根据检测到的??特征来估算自身的位置
【参考文献】：
期刊论文
[1]BDS/GPS组合导航接收机自主完好性监测算法[J]. 王尔申,杨福霞,庞涛,曲萍萍,蓝晓宇,姜毅. 北京航空航天大学学报. 2018(04)
[2]自适应AP选择无线室内定位算法[J]. 朱琼琼,李平,杨程,胡检华. 计算机工程与应用. 2018(14)
[3]基于可靠AP选择和深度置信网络的室内定位算法[J]. 李新春,郭欣欣. 计算机应用研究. 2018(08)
[4]室内定位技术与应用综述[J]. 裴凌,刘东辉,钱久超. 导航定位与授时. 2017(03)
[5]智能室内定位系统研究与实现[J]. 陈立伟,黄璐,曹欢. 应用科技. 2017(06)
[6]基于iBeacon和多自由度MEMS的室内融合定位技术研究[J]. 谢红,曹欢,刘利国. 应用科技. 2017(05)
[7]基于多指纹联合匹配的混合定位算法[J]. 侯振寰,马永涛,姜启登,窦智. 计算机工程与科学. 2017(04)
[8]面向非视距环境的室内定位算法[J]. 毛科技,邬锦彬,金洪波,苗春雨,夏明,陈庆章. 电子学报. 2016(05)
[9]一种基于传播模型和位置指纹的混合室内定位方法[J]. 崔斌,赵西安. 测绘通报. 2015(06)
[10]一种改进的基于信号强度的WLAN定位方法[J]. 孙善武,王楠,陈坚. 计算机科学. 2014(06)
博士论文
[1]异构无线系统室内外无缝定位技术研究[D]. 邹德岳.哈尔滨工业大学 2016
[2]基于压缩感知的RSS室内定位系统的研究与实现[D]. 冯辰.北京交通大学 2011
硕士论文
[1]基于WiFi的室内定位技术研究与实现[D]. 王田芳.南京邮电大学 2017
[2]基于RSSI位置指纹的Wi-Fi室内定位模型研究与算法实现[D]. 杜雅锋.吉林大学 2017
[3]基于WiFi/蓝牙融合的室内定位算法研究[D]. 刘沛丰.中国矿业大学 2017
[4]基于位置指纹的WiFi室内定位技术研究[D]. 马宽红.哈尔滨工业大学 2017
[5]基于位置指纹的WiFi室内定位技术研究与实现[D]. 李林.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于位置指纹与惯性测量的室内定位技术研究[D]. 姜启登.天津大学 2017
[7]基于WLAN位置指纹与惯性传感器的室内定位技术研究[D]. 张旭.华东师范大学 2016
[8]基于蓝牙与PDR融合的智能手机室内定位与跟踪算法研究[D]. 韩琪.杭州电子科技大学 2016
[9]基于蓝牙的智能硬件传感器数据传输系统研究[D]. 陈少勇.哈尔滨工业大学 2015
[10]智能手机室内定位技术的研究与实现[D]. 刘志达.华南理工大学 2015
本文编号：3487430
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