基于BLE的室内被动定位系统设计与实现

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随着物联网技术的迅速发展,越来越多的应用场景需要用到室内定位技术,其中室内被动定位系统常用于企业人员管理。本论文研究基于BLE定位技术的室内被动定位系统,BLE定位技术的成本和功耗较低,且实现简易,但是天线辐射方向性会导致同一距离下不同朝向的定位节点测量到的RSSI值相差较大,使得实际测试时待测节点的朝向一旦发生改变,RSSI测量值会剧烈变化,对定位精度产生影响。因此降低RSSI测量值的角度波动对定位精度的影响成为提高BLE定位系统定位精度的关键之一。为了降低RSSI测量值的角度波动对定位精度的影响,本文设计了一套基于RSSI角度补偿的室内定位系统。首先为了验证RSSI测量值的角度波动,本文通过实地测量同一距离下不同朝向的定位节点接收到的RSSI值,证明了1m距离下不同朝向的定位节点接收到的RSSI值的最大值和最小值的差值可以达到10d B。然后提出了RSSI角度补偿方案,该方案充分考虑到RSSI测量值和角度的关系,在建立测距模型阶段根据相对角度建立不同角度区间下的测距模型,在实际测量时收发节点通过磁力计获取相对角度,然后通过相对角度选择对应角度区间下的测距模型,计算距离信息。通过测距实验证明该方案可以有效减小测距误差,借此可以进一步提高定位精度。最终通过静态定位实验证明本文设计的定位系统能够以0.08个/m2的信标节点密度实现1.2671m的定位精度,通过角度随机定位实验证明本文设计的定位系统的定位精度的波动范围能够达到小于0.3m,验证了基于RSSI角度补偿方案的室内定位系统不仅可以有效提高定位精度,同时可以降低节点朝向改变带来的定位误差波动,在功能和性能上均满足预期指标。
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