基于BLE室内定位关键技术研究与开发

作     者：陶佳峰 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨晓洪

授予年度：2017年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：室内定位 蓝牙4.0技术 RSSI 拉依达检验法 卡尔曼滤波 加权四边定位算法 

摘      要：随着无线通信技术和计算机领域的快速发展,人们对定位方面的需求越来越多。但是大型商场等场所的环境状况,会对GPS定位系统的信号传播造成一定的影响,从而很难达到预想的定位效果。所以本文针对此定位场景进行分析和模拟测试,使得在此环境下也具有较好的定位效果。本文首先对研究背景和国内外当前室内定位的研究现状进行比较分析。通过对当前主流的室内定位技术进行阐述和分析优缺点,采用具有低功耗、抗干扰、远距离的蓝牙4.0技术作为系统平台的硬件搭建。然后对蓝牙4.0技术进行详细的介绍和阐述,并对蓝牙的组网和系统结构进行探索,并采用一主多从的组网方式,这也是建立测距模型和验证定位算法的有效性的前提条件。其次,本文采用基于距离测量的定位方法。根据室内的环境,建立基于接收信号强度指示(Receive Signal Strength Indicator,RSSI)的路径损耗模型。由于采集的RSSI值容易受到室内多径效应的干扰,导致粗大误差数据或随机误差数据的出现。本文采用拉依达检验法结合卡尔曼滤波算法,对产生的误差数据进行滤波处理,从而构建出准确的路径损耗模型。最后,本文通过理论分析,设计了优化的加权四边定位算法进行最终的室内定位分析和测试。由于加权四边定位算法仍存有不足,因此对其加权值所占的比重进行分析,通过实验数据验证获取最优的加权值参数。在建立较为准确的路径损耗模型的基础上,在室内建立相应的测试点,对当前使用较多的三边测量法、加权质心定位算法和优化的加权四边定位算法进行数据采集和定位分析。通过分析最终的定位数据,验证了优化后的室内定位算法在实际环境中定位效果较好,定位精度基本在0.6米以内,满足当前室内定位的要求。