融合iBeacon和PDR的室内定位技术的研究与系统设计

发布时间：2020-09-15 12:58

　　 随着智能物联网时代的到来,人们对于基于位置服务(Location Based Services,LBS)的需求量越来越大。其中定位导航作为最为关键的一环,将面临着诸多新的挑战,虽然在室外环境下定位导航技术已经相当成熟,但是针对室内环境的定位技术却存在许多的局限性,难以在精度、稳定性、实时性等方面满足行人在室内的需求,因此室内定位技术逐渐的成为基于位置服务中的研究热点之一,具有广泛的应用前景。基于蓝牙通信协议的iBeacon定位技术,具有定位范围广、适用于长时间定位而不会产生累积误差的优点,但是在定位的过程中,由于环境干扰等因素的存在使得RSSI信号产生波动,往往造成定位结果变得极为不稳定。行人航迹推算(PDR)定位算法不受外界环境的影响,可以在短时间定位的情况下获取相对较好的定位精度,但是随着时间的不断增加,定位误差不断的累积。本文充分利用iBeacon定位和PDR定位各自的定位优势,提出了一种融合室内定位算法,并进行了系统的设计和开发,主要工作如下:(1)首先分析了iBeacon定位的技术原理,对RSSI测距模型进行分析并且实验拟合出定位环境的实际测距模型,对现有iBeacon定位算法进行分析,针对目前算法的不足,提出本论文的iBeacon定位算法及具体实现方案。(2)研究PDR定位算法的几个关键步骤,针对步态检测部分,对经典波峰检测算法进行改进,步长估计部分主要是对三种非线性估计模型进行实验对比分析,选择误差影响较小的估计模型,为了减小行走过程中的抖动影响,对测得的航向角度进行区间划分,取中位值来作为航向角。(3)本文鉴于优势互补的思想,提出一种基于iBeacon定位和PDR定位融合的室内定位算法,这种算法可以利用PDR定位降低iBeacon定位中因RSSI信号波动大产生的较大定位误差,也能够利用iBeacon定位来减小PDR定位中随着时间累积所产生的误差,这种融合策略能够解决单一室内定位技术所存在的缺陷,实现简单,能够有效的提高室内定位的精度。(4)最后在基于Android平台和Spring+MySQL+JAVA+Netty框架下分别实现了定位客户端和定位后台服务器,通过实验数据的对比分析,相对于单一的定位技术,本论文的融合定位算法在定位精度方面有了相对的提高。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN925;TP311.52
【部分图文】：

图 2-1 三边定位算法Figure 2-1 Trilateral positioning algorithm计在一个区域中，有一个待测节点与 n 个已知

图 3-2 RSSI 测距模型拟合曲线图Figure 3-2 RSSI ranging model fitting curve由图可知黑色的曲线拟合效果相对较好，取 A=-62.59，n=1.59，即衰减模 RSSI 6 2.59 15.9lg( d)。

图 3-5 手机坐标系Figure 3-5 Cell phone coordinate system能手机在行走的过程中，每一个轴加速度的值来源也不相同，再加上手的抖动影响，所以如

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9 吴文p

本文编号：2818991