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基于蓝牙5.1的室内定位方案设计与实现

基于蓝牙5.1的室内定位方案设计与实现

作者：蔡遥华中科技大学

学位级别：硕士

随着基于位置信息的各种室内智能服务的广泛普及,低成本高精度的室内定位技术成为国内外研究的热门方向,其中基于蓝牙的室内定位技术以低成本、低功耗、应用广等特点受到广泛关注。2019年1月,蓝牙技术联盟在蓝牙5.1协议中新增了“寻向... 详细信息

随着基于位置信息的各种室内智能服务的广泛普及,低成本高精度的室内定位技术成为国内外研究的热门方向,其中基于蓝牙的室内定位技术以低成本、低功耗、应用广等特点受到广泛关注。2019年1月,蓝牙技术联盟在蓝牙5.1协议中新增了“寻向”定位功能,将天线阵列技术引入了蓝牙平台来实现定位精度的进一步提升。相比于基于接收信号强度(Received Signal Strength Indication,RSSI)的方法(米级精度),寻向技术可将定位精度提升至亚米级。然而该技术在实际应用时仍存在一些问题亟待解决。具体而言,一方面,天线阵列接收信号中的相位偏移、室内环境中的多径信号干扰等问题引起空间角度估计不准,使得定位精度低于预期;另一方面,定位系统的整体实现缺乏高效的实施方案。针对上述问题,本文在蓝牙5.1协议的基础上设计了一种高精度的室内定位方案。该方案首先通过设计基于空间谱估计的优化算法来提升定位精度,其次,通过提出基于商用设备的模块化系统实现方案来完成落地应用。具体而言,在优化算法中,先提出了一种两阶段相位补偿算法来消除接收信号中的相位偏移,同时针对空间谱中边缘峰淹没问题,提出了基于连通域模型的梯度优化算法完成角度信息的准确提取,进一步,设计了联合RSSI信息的加权最小二乘模型实现最佳位置估计,并结合广度优先搜索算法剔除多径干扰,最后融合了卡尔曼滤波算法有效提升动态场景下的定位性能。在系统实现中,通过模块化设计,将系统分为数据采集前端、通信服务器和定位解算后端三个部分,极大简化了系统的部署难度,并且提升了系统对不同算力设备的兼容性能。基于以上方案,本文在实际的室内场景中搭建了测试系统并对其进行了性能测试。实验结果表明,本文所提出的高精度室内定位系统,具有优于7.5的测向性能,3维静态定位的中位误差为0.52米,2维静态定位中位误差为0.24米,可满足绝大部分室内场景的定位需求。

关键词：室内定位蓝牙5.1 天线阵列空间谱估计多径优化

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基于蓝牙5.1的室内定位寻向系统研究

现代信息科技 2021年第3期5卷 36-40页

作者：张天宇孙姗姗杨洁鲍杰陈迪南京工程学院江苏南京211167

当前室内定位的需求逐渐增大,但已有方案大都定位不够精确且成本高,为此设计了基于蓝牙5.1的室内定位寻向系统。首先经拉依达准则处理信号,剔除异常值;其次使用MATLAB拟合建立RSSI数据与移动终端到信标间距离的数学模型;再次根据距离,... 详细信息

当前室内定位的需求逐渐增大,但已有方案大都定位不够精确且成本高,为此设计了基于蓝牙5.1的室内定位寻向系统。首先经拉依达准则处理信号,剔除异常值;其次使用MATLAB拟合建立RSSI数据与移动终端到信标间距离的数学模型;再次根据距离,通过四点定位算法计算移动终端的位置,实现定位;最后根据指定目标点坐标,使用基于前进方向的角度寻向算法,实现室内寻向。结果表明,该系统定位精度达到了厘米级,满足当前室内定位需求。

关键词：室内定位四点定位蓝牙5.1 寻向算法 RSSI测距算法

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5G+蓝牙5.1室内融合定位实现探究

广东通信技术 2022年第12期42卷 50-53页

作者：陈学军广东省电信规划设计院有限公司

5G网络催生了丰富的业务应用,其中很多业务将会用到室内定位基础服务。实现室内定位功能的技术有多种,包含5G、蓝牙、红外线、超宽带(UMB)、射频识别RFID、Wi-Fi、地磁、计算机视觉定位等技术。结合国内现状,由电信运营商来主导建设室... 详细信息

5G网络催生了丰富的业务应用,其中很多业务将会用到室内定位基础服务。实现室内定位功能的技术有多种,包含5G、蓝牙、红外线、超宽带(UMB)、射频识别RFID、Wi-Fi、地磁、计算机视觉定位等技术。结合国内现状,由电信运营商来主导建设室内定位网络是符合国情和切实可行的,可充分发挥现有5G网络优势,在室内分布系统中将5G与蓝牙5.1定位技术融合,低成本地建设室内定位网络,助力定位业务开展。

关键词：室内定位 5G技术室内分布系统蓝牙5.1

基于蓝牙5.1技术的室内定位系统在智慧养老中的应用与实现

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中国宽带 2020年第7期16卷 108-108页

作者：陈卓曹杰么成雨河北大学电子信息工程学院河北大学管理学院河北大学经济学院

随着定位技术的发展,蓝牙5.1技术作为新兴技术在定位领域将发挥很大的作用,本文通过我国老龄化的趋势引出蓝牙5.1技术对智慧养老的应用,通过比较各种室内定位技术突出蓝牙5.1的优越性,介绍了该技术的相关原理并进行可行性分析。

关键词：蓝牙5.1 室内定位智慧养老测向原理可行性分析

基于蓝牙5.1的智慧医疗定位系统设计方案概述

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基于蓝牙和Android的智能寻车定位系统的设计与实现

科学与信息化 2020年第18期 133-133页

作者：孙兵兵淮安市淮安医院江苏淮安 223000

国内医院经过十多年的信息化建设,拥有较为完善的HIS,LIS,RIS,PACS等系统,但是在人员密集度的管控、物资定位、医保患者住院管理的问题上一直没有得到很好的解决.采用智能蓝牙终端,以腕带、卡片等形式,给需要追踪的监护病人佩戴或者物... 详细信息

国内医院经过十多年的信息化建设,拥有较为完善的HIS,LIS,RIS,PACS等系统,但是在人员密集度的管控、物资定位、医保患者住院管理的问题上一直没有得到很好的解决.采用智能蓝牙终端,以腕带、卡片等形式,给需要追踪的监护病人佩戴或者物资粘贴上蓝牙智能终端,就可以实时掌握具体位置,同时可以接收患者心率数据.通过计算机监控中心可以监测位置、状态等.

关键词：智慧医疗室内人员定位蓝牙5.1 物资管理

来源：评论

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基于蓝牙和Android的智能寻车定位系统的设计与实现

作者：张晗武汉工程大学

学位级别：硕士

随着移动互联技术和智能终端的飞速发展,人们对室内位置服务的要求逐渐升高,例如,室内停车场的寻车定位服务,而此类服务的技术核心在于室内定位技术的发展。现有的室内定位方案有基于信号强度值的三边定位技术和基于到达角的三角定位技... 详细信息

随着移动互联技术和智能终端的飞速发展,人们对室内位置服务的要求逐渐升高,例如,室内停车场的寻车定位服务,而此类服务的技术核心在于室内定位技术的发展。现有的室内定位方案有基于信号强度值的三边定位技术和基于到达角的三角定位技术,但这些技术需要对多个接入点进行联合定位,定位系统复杂,成本高昂,可行性低,并且在只有一个接入点时,定位精度低。针对上述问题,本文在蓝牙5.1测向功能的基础上采用到达角(Angle of Arrival,AOA)技术,提出了单基站定位法,基于Nordic公司的NRF52833芯片及阵列天线进行蓝牙室内定位系统的研究与设计。首先,本文分析了定位系统的接收机——天线阵列受环境影响导致在测向时出现的误差,提出了相位误差校准算法,其原理是消除相位偏移和解开卷绕的相位,解决了相位值测量有误的问题;提出了一种基于参数估计的波束形成算法,采用干扰加噪声协方差矩阵的重构法校准期望信号的导向矢量,解决了阵列校准存在误差的问题,有效提升了系统的抗阵列扰动能力。在此基础上,提出了一种适配矩形天线阵列的AOA估计算法,对阵列进行两次划分并采用空间平滑法和参数估计法重构接收信号的协方差矩阵,解决了当相干信源存在时,角度估计不准确的问题。其次,针对采集信息中存在较大环境噪声的问题,分别使用均值、高斯和卡尔曼三种滤波算法对实验室内、走廊里和空旷室外三种环境中不同角度下的采集信息进行滤波处理,通过实验对比和分析三种滤波算法的性能,确定了系统的滤波方案为卡尔曼滤波。针对AOA估计不准确的情况,本文利用标签与基站的位置关系,提出了一种信号强度器协同方位角估计的定位算法,并采用扩展卡尔曼模型对角度估计算法和协同定位算法做融合处理,解决了AOA估计不准时定位出现误差的问题。然后,针对走廊这种室内环境,本文设计了由一个蓝牙标签、一个多天线基站和一台笔记本电脑组成的蓝牙5.1室内定位系统,并采用卡尔曼融合定位算法对定位系统的采集信息进行处理,计算出定位精度为0.23米,满足室内定位要求,解决了室内环境中难以实现单基站的高精度定位问题。最后,为了促进蓝牙室内定位系统在室内停车场中实现商用,本文拟定了寻车定位系统的整体框架,还在Android环境中利用“微信开发者”工具设计了定位系统的微信小程序,并对小程序在未来要实现的蓝牙反向寻车、停车缴费等各项功能做出描述。

关键词：室内定位蓝牙5.1 测向天线阵列到达角估计

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蓝牙到达角室内定位抗干扰优化研究

导航定位学报 2022年第6期10卷 75-80页

作者：邓诗凡蒋伟杨俊杰隋志成姜少伟上海电力大学电子与信息工程学院上海201306 上海电机学院上海201306 上海正勤电子有限公司上海201199

针对信号标签在基于蓝牙5.1到达角(AOA)技术中因方向改变引起的定位结果不精准问题,提出一种空间拓扑结构自适应移动性管理方案,能够有效减轻因信号标签方向性所带来的多径效应,提升室内实时定位精度,并实现其移动过程中的连续定位。最... 详细信息

针对信号标签在基于蓝牙5.1到达角(AOA)技术中因方向改变引起的定位结果不精准问题,提出一种空间拓扑结构自适应移动性管理方案,能够有效减轻因信号标签方向性所带来的多径效应,提升室内实时定位精度,并实现其移动过程中的连续定位。最后对接收端设备的空间拓扑结构进行布置,结合接收信号强度指示(RSSI)实现接收端设备的动态选择,并进行移动性测试。实验结果表明,应用移动性管理方案后,系统定位结果受到信号标签位置和方向的影响减弱,定位精度得到有效提升,点位均方根误差(RMSE)达到25.94 cm。

关键词：蓝牙5.1 到达角室内定位多径效应移动性管理

赋能蓝牙和电源管理,Dialog跻身32位MCU领域

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电子产品世界 2019年第4期26卷 17-20页

作者：迎九 <电子产品世界>

作为MCU市场的后来者,要利用自己的原有优势跨界进入。例如Dialog半导体公司擅长电源管理、模拟芯片和蓝牙芯片等,不久前,该公司重磅推出了32位产品——蓝牙低功耗无线多核MCU。公司低功耗连接业务部总监Mark de Clercq接受了电子产品... 详细信息

作为MCU市场的后来者,要利用自己的原有优势跨界进入。例如Dialog半导体公司擅长电源管理、模拟芯片和蓝牙芯片等,不久前,该公司重磅推出了32位产品——蓝牙低功耗无线多核MCU。公司低功耗连接业务部总监Mark de Clercq接受了电子产品世界等媒体的采访。

关键词： MCU M33 蓝牙5.1 电源管理

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蓝牙定位技术的探讨及测试

国外电子测量技术 2020年第10期39卷 143-146页

作者：陈伟罗德与施瓦茨中国科技有限公司深圳518057

蓝牙定位技术主要应用于室内定位,目前有蓝牙感知和蓝牙定位两个应用方向,由于技术特点的限制,现阶段的蓝牙定位技术精度为10m,难以满足定位产品市场的需求。2019年蓝牙组织发布了蓝牙5.1技术,该技术引入寻向功能,将定位精度提升到厘米... 详细信息

蓝牙定位技术主要应用于室内定位,目前有蓝牙感知和蓝牙定位两个应用方向,由于技术特点的限制,现阶段的蓝牙定位技术精度为10m,难以满足定位产品市场的需求。2019年蓝牙组织发布了蓝牙5.1技术,该技术引入寻向功能,将定位精度提升到厘米级。蓝牙5.1终端产品的射频性能,直接影响到应用软件的方向计算结果,导致定位精度无法达到最佳。介绍了蓝牙当前的定位技术和最新的5.1寻向技术,针对蓝牙5.1的终端,提出一套测试方案,适用于研发和生产中,能够有效提高终端的定位性能。

关键词：蓝牙定位蓝牙5.1 寻向定位