基于蓝牙的室内定位技术研究与实现

来源 :河北科技大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:wgguihuake
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随着移动互联网的迅速发展,基于位置的服务也渐渐融入人们的生活。GPS定位系统可以在室外环境中完成定位,但是由于卫星信号受到建筑物遮挡的原因,使用者无法在室内环境中实现定位。低功率蓝牙技术的出现,因具有功耗低、安装方便、价格低廉、易部署并且定位精度高的特点,迅速成为室内定位技术的研究热点。本文设计实现了基于蓝牙的室内定位系统,使系统在实时系、准确性有了较大的提高。本课题主要完成以下工作:首先,对当前主流的室内定位技术,如基于WiFi定位技术、地磁定位技术和蓝牙定位技术等做出研究,得出他们的优点和缺点,综合考虑之后选用具有低功率蓝牙功能的iBeacon来实现定位功能。对室内定位算法进行了研究,最后确定在长条形走廊的室内环境中采用最小二乘法实现定位。对蓝牙信号进行滤波处理,通过仿真实验,研究了限幅滤波、中位值平均滤波和卡尔曼滤波,最后选用滤波效果最好的卡尔曼滤波作为滤波结果。研究了信标节点的高度、环境变化、方位和信标布局对RSSI值的影响。其次,对KNN(K NearestNeighbor)室内定位算法进行了研究,在Matlab仿真软件中用KNN算法实现仿真定位,并分析其误差,KNN算法的平均误差是2.08m。接着又研究了KNN与卡尔曼滤波相融合的室内定位算法,并在Matlab软件中进行仿真实验。得出两个相融合的定位算法的定位结果,平均定位误差是1.86m,比KNN算法的定位精度提高了11%。最后,完成基于Android系统的设计和开发,完成基础定位功能、搜索路径功能,并在学校实验楼和宿舍楼进行多次试验,结果表明基于蓝牙的室内定位系统能完成基本的定位功能,符合实际需求。在此基础上,针对养老院环境进行了定位研究,实现了特殊区域设置、特殊区域超时报警功能,并进行多次试验,都能达到实际需求,使社区和养老院在看护老人方面更加高效合理。
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