蓝牙室内定位关键技术的研究与实现

发布时间：2017-05-18 14:16

  本文关键词：蓝牙室内定位关键技术的研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们对室内定位服务需求的日益增加、无线室内定位技术的发展以及智能手机的普及应用,基于智能手机的室内定位技术一跃成为了新的研究热点。本文主要研究了基于低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)的高精度室内定位技术,并结合安卓智能手机进行了试验系统的开发和测试。本文首先对国内外室内定位的研究现状进行分析,比较不同室内定位技术的特点,介绍了室内定位技术常用的算法,确定了本文以BLE的RSSI值为基础的室内定位研究方案。随后对蓝牙技术进行了综述,介绍了本文设计方案所采用的iBeacon技术,分析并验证了蓝牙信号查询特征,并根据蓝牙模块的应用特点进行了信标节点的ID规划。紧接着本文根据路径损耗模型在搭建的分布特性研究实验平台上对BLE的RSSI特性进行了实测分析,并针对不同发射功率分别建立了RSSI值仿真模型。最后,本文从客户端应用程序开发以及室内定位算法两方面,设计实现了基于移动终端的蓝牙室内定位系统。客户端应用程序涉及蓝牙RSSI值采集与加速度信息提取,室内定位算法则包括了基于最小二乘的离散位置估计和基于粒子滤波的连续跟踪定位。结合仿真模型与实测数据,对该室内定位系统进行了性能分析。分析显示,本文提出的室内定位算法在实际应用中效果良好,定位精度控制在0.5m以内。
【关键词】：室内定位 BLE RSSI 安卓系统 智能手机 最小二乘 粒子滤波
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN925
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 缩略词12-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 论文研究内容17-18
• 1.4 论文组织结构18-20
• 第二章 无线室内定位技术20-30
• 2.1 室内定位技术概述20-22
• 2.1.1 超声波定位技术20
• 2.1.2 室内GPS定位技术20
• 2.1.3 RFID定位技术20-21
• 2.1.4 红外线定位技术21
• 2.1.5 WiFi定位技术21
• 2.1.6 蓝牙室内定位技术21-22
• 2.2 室内定位算法22-28
• 2.2.1 基于测距的定位算法原理22-23
• 2.2.2 基于测距的定位算法23-25
• 2.2.3 基于非测距的定位算法25-28
• 2.3 本章小结28-30
• 第三章 蓝牙室内定位硬件架构30-40
• 3.1 蓝牙技术综述30-33
• 3.1.1 蓝牙技术的诞生及发展30-31
• 3.1.2 蓝牙技术的特点31-32
• 3.1.3 蓝牙的协议体系结构32-33
• 3.2 iBeacon技术及工作原理33-34
• 3.3 蓝牙设备查询与连接34-36
• 3.3.1 蓝牙信号查询特征34-35
• 3.3.2 蓝牙设备连接验证35-36
• 3.4 蓝牙模块及ID规划36-38
• 3.5 本章小结38-40
• 第四章 室内BLE的RSSI特性分析40-52
• 4.1 路径损耗模型40-41
• 4.1.1 自由空间传播40
• 4.1.2 阴影衰落40-41
• 4.1.3 多径衰落41
• 4.2 分布特性研究实验平台41-42
• 4.3 室内场景的RSSI分布特性研究42-49
• 4.3.1 蓝牙信号采集场景一42-46
• 4.3.2 蓝牙信号采集场景二46-49
• 4.4 建立仿真模型49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第五章 室内蓝牙定位系统的实现52-74
• 5.1 室内蓝牙定位系统的设计方案52-53
• 5.2 BLE室内定位场景及节点布设53-54
• 5.2.1 BLE室内定位场景53
• 5.2.2 信标节点布设53-54
• 5.3 基于移动终端的RSSI数据采集54-57
• 5.3.1 Android平台简介与开发环境配置54-55
• 5.3.2 iBeacon定位应用程序开发55-56
• 5.3.3 蓝牙信标节点数据采集56-57
• 5.4 移动终端的加速度信息提取57-62
• 5.4.1 加速度传感器原理57-58
• 5.4.2 手机加速度计及感应方向58-59
• 5.4.3 加速度信息提取59-60
• 5.4.4 客户端程序详细设计60-62
• 5.5 室内离散位置估计62-65
• 5.5.1 基于最小二乘拟合圆心62-64
• 5.5.2 离散定位算法64-65
• 5.6 室内连续跟踪定位65-72
• 5.6.1 粒子滤波基本原理65-68
• 5.6.2 室内跟踪定位算法68-72
• 5.7 本章小结72-74
• 第六章 蓝牙室内定位的结果与分析74-86
• 6.1 离散定位结果与分析74-76
• 6.1.1 离散定位环境74-75
• 6.1.2 实测定位结果75-76
• 6.2 连续跟踪定位结果与分析76-83
• 6.2.1 仿真定位结果76-79
• 6.2.2 影响因素分析79-82
• 6.2.3 实测数据定位结果82-83
• 6.3 客户端结果显示83-84
• 6.4 本章小结84-86
• 第七章 总结与展望86-88
• 7.1 总结86-87
• 7.2 展望87-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-96
• 攻读硕士学位期间发表的论文及专利96

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本文编号：376302