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近年来,伴随着智能手机、移动互联网时代来临,室内地图导航技术逐渐起飞,同时IDC调研显示,室内定位技术应用至少5000亿美元的商业价值。在该背景下,很多独角兽公司纷纷将目光聚焦在室内定位领域,国内外各大公司也看中该市场的发展前景,并加大在相关领域的技术研究和产业投资,推出室内定位解决方案,促进了室内高精度定位技术及相关技术的创新和普及。目前室内定位市场需求强烈,但是室内定位技术一直未达到成熟,并且离一种技术统一市场的步伐还很远,现存的很多室内定位系统往往会出现性能差、精度低、成本高等缺点。室内定位是基于位置的服务(Location Based Service,LBS),主要包括室内终端设备或者人员所在的位置及与位置有关的各种服务。室内定位与室外定位相比较,室内环境更复杂,钢筋、混凝土、玻璃及金属装饰等,容易造成干扰,并产生定位效果的不确定性。当前国内外室内定位技术主要有超宽带(Ultra Wide Band,UWB)、红外线、地磁、ZigBee、有射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、WiFi、超声波、蓝牙(Bluetooth)等,蓝牙定位通常是以接收的信号强度RSSI(Received Signal Strength Indication)为基础数据,利用相应的算法进行定位,具有成本较低、使用方便等优点,但是定位精度不高。本课题研究的室内蓝牙高精度定位系统,融合了蓝牙低功耗4.0(Bluetooth Core Specification version 4.0)、信号到达角估计DOA(Direction of Arrival)、阵列天线、阵列信号处理等技术,是在蓝牙低功耗4.0技术基础上,采用阵列天线,到达角(DOA)定位技术,可实现0.3m-1m的定位精度,由此可为室内高精度定位提供一个新的技术方案。本文首先介绍了空间谱估计理论;其次,研究了DOA估计算法及MATLAB仿真,包括MUSIC算法及仿真,ESPRIT算法及仿真;然后,在以上基础上针对均匀圆形阵列天线进行二维DOA估计算法及仿真,包括了波束空间转换,UCA-RB-MUSIC算发,UCA-ROOT-MUSIC算法,UCA-ESPRIT算法,并对这些算法进行了仿真及对比分析;最后,提出了室内蓝牙高精度定位系统方案,该方案采用蓝牙低功耗4.0通信协议,均匀圆形阵列天线,使用波达方向(DOA)估计的信号处理方法,以确定目标对象的相对方向,使用功率追踪算法解决多径传播情况下的DOA估计,使用约束信息、中央基准天线阵元进一步提高定位精度。