知识引导下室内蓝牙定位精度优化

发布时间：2019-07-24 08:20

【摘要】：随着LBS(Location-basedService)的快速发展,室内定位商业化需求骤增,零售业巨头如梅西百货等开始在店内部署iBeacon信标。但就当前而言,室内定位精度和算法复杂度以及定位成本等之间的正相关关系仍然制约着室内定位主流技术的确定和广泛应用。因此,本文针对低能耗蓝牙提出了一种知识引导下逐级进行信号源优选的室内定位精度优化方法。本文所做的研究与工作如下:(1)先验与后验知识库的建立与运用。先验知识库的内容和实现的作用主要包括:1)不同介质的路径损耗系数,可用于信号传播衰减模型距离的估算;2)室内场景三维地图,一方面用于对室内场景进行可视域分析和遮挡情况的判别,另一方面用于室内空间约束和路网约束;3)蓝牙信号源的基本情况,可用于定位方案选取和定位结果优化。后验知识库的内容则主要包括,通过获取蓝牙信号强度估算定位点对蓝牙信号进行一定程度的补偿并应用于以后的定位中;此外,还包括通过对定位数据进行分析,从而对路径损耗系数进行一定修正,进而对定位进行优化。(2)逐级信号源优选与定位算法优化,提高蓝牙信号源的使用效率,提高定位精度。首先利用室内三维地图进行可视域分析,判别区域内信号源遮挡情况,根据定位需求对遮挡信号源进行选择性使用,并同时确定遮挡物的路径损耗系数,以此实现对信号源的初选。在三维定位解算阶段,本文在二维算法的基础上,提出了三种针对不同室内情况的备选方案,即基于泰勒级数的三维定位算法、基于稳健回归估计的三维室内定位算法和基于随机抽样一致性检验的室内定位算法。(3)本文将上述算法和思想融合,提出了基于信号源优选的室内定位方案。基于前期的调查研究工作,本文基于Matlab实现了定位算法的运行,并基于智能手机实现了定位方案中的部分关键模块。(4)本文对定位解算阶段提出的算法在Matlab中进行了仿真测试,对三种定位算法的适用范围给出了评价,实验表明本文提出的定位算法可以通过剔除信号源异常值提高定位的精度。同时,本文在已经搭建好的室内实际场景中借助信号采集APP进行了数据采集和测试,通过可视域分析、蓝牙信号源信号强度补偿、室内路径约束等进行了采样点的定位估算,并进行了数据分析和讨论,经本方法优化后在模拟数据和实际场景中的单点定位精度皆得到了明显提升。
【图文】：

图１．１技术路线逡逑１．４本文组织结构逡逑

图１．１技术路线逡逑结构逡逑前人工作的基础上，并结合当前室内定位的特点和应于蓝牙信号源优选的空间三维精确室内定位方法。全容设置如下：逡逑论。介绍了本文研究的基本背景、研究意义以及国内同时给出了本文的研究方案，主要包括本文的研究目、研宄方法与技术路线。逡逑内空间定位的基本理论。本章首先介绍了几种常见缺点；接着介绍了两种室内信号传输衰减模型和适位精度的主要影响因素；同时介绍了先验和后验知最后对常见的室内定位性能评价标准进行了介绍。逡逑

图２．１邋ＴＯＡ估计法定位原理图逡逑当使用３个基站（ＡＰｉ，ＡＰ２，ＡＰ；0进行定位时，定义估算位置ＭＳ（ｘｎＨｙｍ）和基站／逡逑的距离式为：逡逑ｄ．邋＝／．邋－ｔ）ｃ，邋ｉ邋＝邋ｌ，２，３，－－－逦公式邋２．１逡逑

基站与移动终端之间进行通信，，根据信号传播时间和传播速度计算出移动终端与基逡逑站之间的距离。移动终端同时向每个基站进行周期性的无线信号发送，ＴＯＡ估价法逡逑的测距几何原理示意图（以３个点为例）如图２．１所示。逡逑１０逡逑
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN925

【参考文献】