基于低功耗蓝牙的室内定位系统研究

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随着近场通信技术的发展、位置服务(Location Based Services,LBS)的兴起以及移动手机的应用,基于移动终端的室内定位系统已经成为了研究热点。本文主要对基于低功耗蓝牙的室内定位系统进行了研究,并结合移动手机终端进行室内定位系统的搭建与测试。  本文首先介绍了国内外室内定位系统的研究现状及发展趋势,并对不同的室内定位技术进行了比较总结,确定了基于ibeacon基站的室内定位系统研究方案。  其次,本文设计的室内定位系统主要包括三大模块:一是ibeacon基站模块,二是RSSI测距模块,三是定位算法模块。Ibeacon基站模块选择芯片N51822作为主控芯片进行设计;RSSI测距模块是对室内无线信号传输特性的分析及无线信号传输模型的研究,并对实测数据进行加权均值滤波,建立室内信号RSSI与传输距离的关系模型,然后通过移动手机终端实时采集室内信号RSSI值进行测距;定位算法模块是通过研究室内不同的定位算法及定位结果修正技术,提出一种加权环形定位算法以及一种基于泰勒级数展开对定位结果进行修正的技术。定位算法的思想是:通过手机终端采集室内基站RSSI值,选择四个RSSI最大的基站,经过测距方法算出终端与基站之间的距离,以基站为圆心,基站到手机终端的距离为半径画出四个圆环。三个圆环为一组,通过加权质心算法求出的移动终端位置坐标,然后综合四组圆环定位的终端位置坐标求其均值就是移动终端的估计位置,最后利用泰勒级数展开对定位结果进行修正。  最后,通过室内定位实验测得本文提出的算法定位误差在1.5m以内。与传统质心定位算法相比较,该算法定位精度明显提高,同时对算法的稳定性和可靠性进行了分析。总结得出,通过实验的误差结果与定位系统的性能分析证明了本文室内定位系统方案的可行性。
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