基于蓝牙4.0的亚米级室内定位系统研究答辩
蓝牙技术在室内定位中的应用研究
蓝牙技术在室内定位中的应用研究第一章概述随着移动互联网和物联网的快速发展,室内定位成为越来越多应用领域需要解决的技术问题。
由于GPS在室内无法实现定位,因此需要寻找新的定位技术。
蓝牙技术作为一种短距离无线通信技术,具有低功耗、易部署等特点,因此在室内定位领域应用广泛。
本文将从蓝牙技术在室内定位的原理、蓝牙信号在室内的传播模型、室内定位算法和应用案例等方面进行探讨。
第二章蓝牙技术在室内定位的原理蓝牙技术在室内定位的原理是利用蓝牙信号的强度来确定移动设备的位置。
当移动设备与信标接触,将接收到信标发出的信号,并计算信号强度指示(RSSI)。
移动设备测量到不同位置处的信号强度指示并传递给定位平台,定位平台通过将RSSI数据与事先收集到的RSSI数据进行比较,从而确定移动设备的位置。
第三章蓝牙信号在室内的传播模型蓝牙信号在室内的传播模型是指在特定环境下,蓝牙信号强度与距离之间的关系模型。
室内传播环境比较复杂,会受到障碍物、干扰源等因素的影响,因此需要建立准确的信号传播模型。
常见的室内传播模型有自由空间传播模型、Log-distance path loss模型、双向传播模型等。
其中Log-distance path loss模型是应用最广泛的一种。
第四章室内定位算法室内定位算法主要分为基于指纹数据库的算法和基于距离估计算法。
基于指纹数据库的算法将事先测量的RSSI数据存储到数据库中,当定位时将RSSI数据与数据库中的数据进行比较,从而确定移动设备位置。
基于距离估计算法则是利用信号强度指示与距离之间的关系模型,通过估计距离来确定移动设备的位置。
第五章应用案例蓝牙技术在室内定位中的应用已经覆盖了很多领域,如室内导航、智能家居、智能医疗等。
以室内导航为例,蓝牙定位可以定位用户位置并提供路径规划和导航服务,方便人们在室内的移动。
在智能家居领域,蓝牙定位可以实现智能家居设备自动执行用户的个性化设置,提高生活的便捷性。
基于蓝牙4.0的应用分析与研究
内置蓝牙芯片 的笔记 本型计算机或者手机 等,不仅可 以使 用 P S TN 、 I S DN 、 L A N、 x D S L , 而且蜂 窝式移动网络照样可以进行高速连接。 4 . 4创造保健安防及家庭娱 乐新商机 日前 正在把蓝牙技术安保和个人身体健康上, 并且终将实现 。 4 . 5可 作 无 绳 电话 使 用
的安全要求, 4 . 3 I n t e r n e t 接 入
在个人健康助理上也有很大 的用途 , 基于蓝牙 4 . 0 开发 了一套能实时 方便测量人体生理参数 的个人健康助理 系统 。蓝牙 4 . 0技术拥有低 功耗 、 低成木、 跨厂商互操作性等特点 。 因而运行速度 、 稳定性、 可靠性、 安全性 以
输 速度, 蓝牙 4 . 0还拥 有 1 0 0米 以上超 长传输距 离, 这大大增 强 了无线 应 用范围, 在 听音乐 、 传输资料、 联网互联 等方面 更实用[ 3 1 。 蓝牙 4 . 0具备所有蓝牙规范版本通用的 自适应跳频 , 最大程 度地减少 和 其他 2 . 4 GH z I S M 频 段 无 线 技 术 的 串 扰 , 与 其他 相 同频 段 的 无 线 技 术 相 比, 蓝牙 4 . 0技术具有超低峰值 ( p e a k ) 、 运行与待机 功耗 低、 仅3 ms 延时和 抗干扰能力强等优 点[ 2 1 。基于蓝牙 的全双 工传 输模式 , 可被用 于两个方 面, 民用:手机 、 相机 、 摄像机 、 P C及 电视等视讯 、 音乐及 图片传输 的蓝 牙 高速技 术, 以及用于保健及健康、 个人设备 、 汽车及 自动化行业 的低 功率传 感设备和新 的网络服务的蓝牙低耗能技术 。军用 : 武 器装备 故障 的监测与 诊断 、 组建战 区语音、 机动指挥 自动系统 、 “ 蓝牙 ” 单兵设备【 1 】 。 3蓝牙4 . 0 相对q : Z i g b e e 的优势 3 . 1 Z j e e 概 述 Z i g B e e 是基于 I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4标 准 的短 距 离 双 向 无 线 通信 标 准 , 工 作 于 2 . 4 GH Z I S M( I n d u s t r i a l S c i e n t i i f c l a Me d i c a 1 ) 频段 。 支持近距离 , 低复杂度, 低 功耗 , 低 速率, 低成本, 时延短, 网络容量大的网络系统。主要用于距离短 , 功耗低 且传输 速率不高 的各种 电子设备之间进行数据 传输 以及典 型的有 周期性数据 , 间歇性数据和低反应时 间数据传输的应用l 3 l 。
基于蓝牙信标的室内定位
基于蓝牙信标的室内定位【摘要】本文介绍了基于蓝牙信标的室内定位技术。
通过背景介绍了该技术的发展现状和研究意义。
接着,正文部分详细介绍了蓝牙信标技术的原理和室内定位技术的发展历程,以及基于蓝牙信标的室内定位算法和应用场景分析。
对系统实现与优化进行了探讨。
结论部分总结了基于蓝牙信标的室内定位技术的优势,并展望了未来的发展趋势。
通过本文的研究,我们可以看到基于蓝牙信标的室内定位技术在室内定位领域具有巨大潜力,为人们的生活带来便利。
【关键词】1. 蓝牙信标2. 室内定位3. 技术简介4. 发展历程5. 算法6. 应用场景7. 系统实现8. 优化9. 优势10. 发展趋势.1. 引言1.1 背景介绍随着人们对室内定位需求的增加,基于蓝牙信标的室内定位技术逐渐成为研究热点。
传统的室内定位技术如Wi-Fi定位、GPS定位等存在定位精度不高、易受干扰等问题,而蓝牙信标技术由于其低功耗、成本低廉、定位精度高等特点,逐渐受到人们关注。
蓝牙信标是一种基于蓝牙低功耗技术的无线通信设备,通常采用iBeacon或者Eddystone协议进行通信。
通过部署多个蓝牙信标在室内环境中,可以实现对用户位置的准确定位。
这种技术不仅可以提供室内导航、位置服务等功能,还可以被广泛应用于室内环境监控、智能家居、智能零售等领域。
基于蓝牙信标的室内定位技术在商业场所、医疗机构、展览馆、办公楼等场景中有着广泛的应用前景。
研究基于蓝牙信标的室内定位算法、优化系统实现,具有重要的理论意义和实际应用价值。
1.2 研究意义室内定位是现代社会中一个备受关注的热点问题。
传统的GPS(全球定位系统)在室内环境下定位精度较低,无法满足人们对室内定位的需求。
而基于蓝牙信标的室内定位技术,则具有定位精度高、成本低廉、易部署等优势,因此备受研究者和产业界的关注。
基于蓝牙信标的室内定位研究,不仅可以提高室内定位的准确性和效率,还可以为智能化生活带来更多便利。
研究基于蓝牙信标的室内定位技术的意义重大,对于推动智能化生活和智慧城市建设具有重要意义。
基于蓝牙技术的移动终端室内定位方法
通信技术 • Communications Technology30 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering 【关键词】蓝牙技术 室内定位 方法研究在移动互联网快速发展的大背景之下,很对移动设备如手机等也得到了广泛的普及,基于位置服务的需求也在不断增加。
典型的GPS 定位系统虽然能够在室外能够发挥重要的作用,但在室内由于信号衰减、折射反射致使其应用效果不佳。
因此有必要对蓝牙技术下的移动终端室内定位方法进行研究,对于推动定位技术发展具有重要的意义。
1 蓝牙室内定位技术蓝牙虽然体积相对较小,但从理论上来讲,只要在室内选择合适的位置,进行蓝牙局域网接入点安装,并将网络连接设置模式改成基于多用户环境下的网络连接模式,当开启移动端蓝牙功能时,系统依然会收到网络信号,实现室内用户当前位置信息定位。
另一方面,伴随着蓝牙低耗能技术(BLE )的不断发展,苹果等公司开始将目光转向了室内定位服务需求,也正是由于蓝牙功耗的逐渐降低,使得移动端室内长时间精准定位得以有效实现。
早在2013年,苹果公司在蓝牙室内定位技术上便提出了提出基于BLE4.0的iBeacon 技术,促使以蓝牙为载体的室内精准定位技术得到了快速发展。
2 蓝牙技术下的移动终端室内定位方法研究2.1 RSSI测距方法RSSI 测距原理。
信号传播需要一段时间,在这段时间内,信号强度会发生一定衰减,与此同时,在不同位置处,相应信号接收强度值也各不相同,因此我们先测算接收到的信号强度值,然后将其代人RSSI 信号衰减模型中,可以计算出信号发射节点与接收节点之间的距离,从而完成室内准确定位。
但信号在实际传递过程中,还会受到其他因素干扰致使其强度发生一定的改变,例如噪声干扰、信号反射干扰等,因此在实际进行定位测距时,需要对室内环境因素加以充分考虑。
其中RSSI 信号衰减模型如下公式:基于蓝牙技术的移动终端室内定位方法文/任航辰 刘文华(1)在(1)式中,距信号源发射点距离用d 表示,d 0表示参考距离,通常数值为1m ,距离单位为m 。
基于蓝牙信标的室内定位
基于蓝牙信标的室内定位【摘要】本文介绍了基于蓝牙信标的室内定位技术。
在简要介绍了研究背景和研究意义。
在分别对蓝牙信标技术、室内定位原理、基于蓝牙信标的室内定位系统设计、精度与误差分析以及应用场景进行了详细阐述。
通过该技术,可以实现对室内各个位置的精确定位和导航,为室内定位应用提供了更加便捷和准确的解决方案。
在总结了本文的研究内容,并展望了基于蓝牙信标的室内定位技术在未来的发展前景。
通过本文的阐述,读者可以更好地了解基于蓝牙信标的室内定位技术,并对未来的研究和应用起到指导作用。
【关键词】蓝牙信标、室内定位、技术概述、定位原理、系统设计、精度与误差分析、应用场景、总结、展望、研究背景、研究意义1. 引言1.1 研究背景室内定位技术在现代社会中扮演着越来越重要的角色,人们对室内定位精度和实时性的需求也越来越高。
传统的室内定位技术如GPS 在室内信号覆盖范围受限的情况下效果不佳,因此基于蓝牙信标的室内定位技术应运而生。
研究基于蓝牙信标的室内定位技术,不仅可以提高室内定位的精度和实时性,还能为室内导航、智能家居、商场定位等领域提供更好的解决方案。
深入研究基于蓝牙信标的室内定位技术,对实现智能化、便捷化的室内环境具有重要意义。
1.2 研究意义基于蓝牙信标的室内定位系统可以为室内环境下的导航和定位提供更加精准和实时的解决方案。
通过信标的布置和信号的传输,可以实现对室内空间的精准定位,为用户提供更加便利的导航服务。
基于蓝牙信标的室内定位系统对于商业场所的管理和优化具有重要意义。
商场、超市等场所可以通过信标技术实现对商品和顾客的定位跟踪,从而优化布局和促进销售,提升用户体验。
基于蓝牙信标的室内定位系统还可以为一些特殊群体提供定位服务,如盲人、老年人等。
通过这种系统,他们可以更加方便地找到所需的目的地,提高生活质量和安全性。
研究基于蓝牙信标的室内定位系统具有重要意义,可以为社会生活和商业运营带来诸多便利和优化效果。
基于蓝牙技术的室内定位系统研究与设计
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着2019年蓝牙5.1版本的正式发布,寻向功能被添加到标准当中,可帮助设备明确蓝牙信号的方向,有望实现亚米级甚至厘米级位置精度的蓝牙定位系统。
本文采用寻向技术中的到达角技术,基于Texas Instruments公司的CC2640R2F芯片及天线阵列进行蓝牙定位系统设计与研究分析。
首先,给出基于TOF的距离测量方法,通过过采样方式提高蓝牙TOF距离测量精度。
给出基于相位干涉仪原理的AOA角度测量方法,并通过微分方程详细分析了影响AOA精度的几大原因,包括相位测量精度,来波方向以及天线阵列阵元间距与载波波长比值。
提出误差分布函数建立方法,针对复杂定位算法,提出相应误差分布图谱绘制方法,可根据误差图谱拟合出误差分布函数关系式。
其次,在航姿参考系统数据处理与融合部分,分别建立了四元数及欧拉角表示的旋转矩阵,推导了加速度计、磁力计姿态测量关系式,根据该关系式以及两种旋转矩阵表达式对应关系,给出了四元数初始化公式。
设计了基于传统Mahony互补滤波以及二阶自适应EKF的姿态估计算法,通过仿真及实验验证了算法效果并进行了对比。
然后,在蓝牙定位算法部分,设计了仅依赖定位信息的加权最小二乘以及EKF 位置估计算法。
为了尽可能兼顾平滑与滞后问题,建立了基于蓝牙/AHRS的组合导航模型,并进行了相应仿真实验,仿真结果表明,组合导航可有效提升定位精度且降低常规跟踪滤波带来的延迟影响,同时还可额外估计出地磁坐标系与导航坐标系之间的夹角,可省去新系统布置后的坐标系夹角标定工作。
最后,搭建了实验平台,开发了一套基于通用协议框架的上位机数据可视化软件。
实现了基于两基站AOA三角定位方式的实际定位系统,并以UWB定位数据为参考,计算得到蓝牙定位精度达0.613m,相比传统蓝牙定位精度有着较大的提升。
组合导航实验结果表明,蓝牙/AHRS组合导航效果取决于加速度测量精度,而低成本MEMS由于低敏感度以及严重漂移问题,尤其在姿态存在随意性的情况下很难满足需求。
基于蓝牙信标的室内定位
基于蓝牙信标的室内定位随着科技的不断发展,人们对室内定位的需求也越来越迫切。
在大型商场、医院、机场等场所,人们往往会感到迷茫和困惑,不知道自己当前的位置以及如何到达目的地。
为了解决这一问题,基于蓝牙信标的室内定位技术应运而生。
本文将就基于蓝牙信标的室内定位技术展开讨论,包括其原理、优势、应用前景等方面。
我们来了解一下基于蓝牙信标的室内定位技术的原理。
蓝牙信标是一种小型设备,内置蓝牙芯片,可以发出蓝牙信号。
它可以固定在建筑物的不同位置,比如墙壁、柱子等,以提供位置信息。
当用户的手机或其他移动设备接收到这些信号时,就可以根据接收到的信号强度来计算自己的位置,从而实现室内定位。
基于蓝牙信标的室内定位技术有许多优势。
它的定位精度较高,可以实现米级甚至亚米级的定位精度。
这对于一些需要精确定位的场所,比如医院的手术室、仓库的货架等非常重要。
蓝牙信标的成本较低,易于安装和维护,可以灵活地部署在建筑物的各个角落,覆盖范围广,适用性强。
由于蓝牙技术的普及,用户设备普遍支持蓝牙功能,可以通过手机App等方式实现定位,用户体验良好。
基于蓝牙信标的室内定位技术拥有广阔的应用前景。
在商场、超市等零售场所,利用室内定位技术可以为顾客提供精准的导航服务,帮助他们快速找到目的地,提升购物体验。
在医院、学校等大型建筑群中,可以利用室内定位技术提供便捷的导航服务,帮助人们快速找到目的地。
在物流仓储领域,通过室内定位技术可以实现对货物的精准定位追踪,提高仓储效率。
在智能家居领域,利用室内定位技术可以实现智能家居设备的自动联动,提升生活便利性。
基于蓝牙信标的室内定位技术也面临一些挑战。
首先是隐私和安全问题,因为蓝牙信标发送的信号可以被任何具有蓝牙功能的设备接收到,所以需要采取相应的措施来保护用户的隐私。
其次是信号干扰与穿墙能力问题,建筑物内部存在各种材料和设备,可能会干扰蓝牙信号的传输,导致定位不准确。
需要针对性地设计信标部署方案,以提高定位的准确性和稳定性。
毕业设计答辩演讲稿
毕业设计答辩演讲稿尊敬的评委和各位老师:大家好!我是XX学院XX专业的XX同学,今天非常荣幸能够站在这里,向大家展示我的毕业设计成果,并进行答辩。
首先,我想先介绍一下我的毕业设计题目——基于智能音箱的智能家居控制系统。
一、选题背景和意义如今,随着科技的飞速发展,智能家居成为了当下热门的话题。
智能音箱作为智能家居领域的典型代表,已经逐渐走进了许多家庭。
然而,目前市场上的智能音箱主要以语音助手为主,功能相对较为单一。
因此,设计一个集成更多智能家居控制功能的智能音箱系统具有重要的意义。
二、设计目标和主要内容基于以上背景和需求,我的毕业设计目标主要有以下几点:1.设计一个智能音箱控制系统,实现语音控制家居设备的功能。
2.实现对多种智能家居设备的集成控制,提供更便捷的家居体验。
3.增加智能音箱的智能化程度,通过学习用户的习惯和需求,提供个性化的智能家居解决方案。
主要内容包括:1.硬件部分:搭建智能音箱的硬件平台,包括音箱主控模块、语音识别模块、通信模块等。
2.软件部分:开发智能音箱的控制软件,包括语音识别与控制算法、智能家居设备的集成控制技术等。
3.用户界面设计:提供简洁直观的用户界面,使用户能够方便地控制智能家居设备。
4.智能化算法:通过机器学习和数据挖掘技术,实现智能音箱的个性化服务功能。
三、设计方法和技术方案在硬件部分,我选择了基于某某芯片的音箱主控模块,并运用某某技术实现语音识别模块和通信模块的设计。
这样的设计方案使得音箱具备了较高的性能和稳定性。
在软件部分,我将采用某某算法进行语音识别和控制,通过对用户语音的分析和处理,实现家居设备的控制命令。
同时,我还将研究智能家居设备的通信协议,实现多种设备的集成控制。
用户界面设计方面,我会遵循人机工程学的原则,设计一个简洁、直观的控制界面,让用户能够轻松上手和操作。
通过界面上的交互设计,提供个性化的智能家居解决方案。
在智能化算法方面,我将采用机器学习和数据挖掘技术,对用户的习惯和需求进行学习和分析。
基于蓝牙无线技术的室内定位方法的研究的开题报告
基于蓝牙无线技术的室内定位方法的研究的开题报告一、研究背景室内定位是近年来蓬勃发展的一个领域,常常用于室内导航、室内定位等应用中。
随着无线网络技术的快速发展,尤其是蓝牙技术的逐渐成熟,越来越多的研究开始将蓝牙技术应用于室内定位系统中。
二、研究目的本研究旨在研究基于蓝牙无线技术的室内定位方法,探讨如何利用蓝牙技术和算法实现室内位置的准确定位。
三、研究内容和方法1.分析蓝牙技术在室内定位中的应用现状及优劣势。
2.研究基于蓝牙技术的室内定位方法,重点探讨蓝牙信号强度指纹定位算法,基于模型的定位算法等。
3.设计实验,验证基于蓝牙无线技术的室内定位方法的准确性;4.对实验结果进行分析和比对,对实验结果进行评价。
四、研究意义本研究可以为室内定位领域提供一种新的技术方案,不仅提高了室内定位的精度和准确性,还能够扩展蓝牙技术在其他领域的应用。
五、预期成果设计并实现基于蓝牙无线技术的室内定位系统,并进行实验验证,得出该系统的具体技术参数和性能指标。
六、参考文献[1] J. Torres-Sospedra, M. Montoliu, J. Huerta, et al. On the integration of Bluetooth low-energy and Wi-Fi direct for indoor positioning. Sensors, 2016.[2] L. Tanenbaum, J. Greenberg, C. Rizos. A survey of indoor positioning systems for wireless personal networks. IEEE communications surveys & tutorials, 2010.[3] S. Shi, L. Cheng, G. Zhang. A Wi-Fi and Bluetooth based indoor positioning system with hybrid algorithm. Proceedings of the International Conference on Electronic Measurement and Instruments (ICEMI), 2011.。
基于蓝牙信标的室内定位
基于蓝牙信标的室内定位【摘要】本文主要讨论了基于蓝牙信标的室内定位技术。
在介绍了该技术的背景、研究意义和研究目的。
在分别对蓝牙信标技术进行了概述,分析了其应用场景,探究了定位算法,比较了不同定位算法的性能评估,并提出了精度改进方法。
在对所讨论的内容进行了总结分析,展望未来该技术的发展,并验证了结论的有效性。
通过本文的研究,我们可以更深入地了解基于蓝牙信标的室内定位技术,为室内定位应用提供更加准确和可靠的解决方案。
【关键词】室内定位、蓝牙信标、技术概述、应用场景、定位算法、性能评估、精度改进、总结分析、展望未来、结论验证。
1. 引言1.1 背景介绍室内定位技术在现代社会中发挥着越来越重要的作用,随着人们对室内定位需求的不断增加,基于蓝牙信标的室内定位技术应运而生。
蓝牙信标是一种低功耗、无线通信技术,能够向周围发射特定信号,使得接收器能够计算出自身与信标之间的距离并实现定位。
随着智能手机、物联网设备的普及,人们对室内定位的需求越来越迫切。
传统的GPS技术在室内环境表现不佳,而基于蓝牙信标的室内定位技术具有定位精度高、成本低、便于部署等优势,因此受到广泛关注和应用。
传统的室内定位技术往往需要大量的基础设施支持,而基于蓝牙信标的室内定位技术则可以通过部署多个信标实现定位,极大地降低了成本并提高了可扩展性。
基于蓝牙信标的室内定位技术逐渐成为了各种场景下的热门应用,如室内导航、商场定位、智能家居等。
通过对蓝牙信标技术概述、应用场景分析以及定位算法探究等方面的研究,我们可以更好地理解和应用这一技术,进一步提升室内定位的精度和效率。
1.2 研究意义室内定位作为当今智能化生活中的重要节点,对于提升用户体验与服务质量有着重要的意义。
传统的室内定位技术往往存在精度不高、成本昂贵、布设繁琐等问题,而基于蓝牙信标的定位技术则能够有效解决这些问题,并且具有更大的发展潜力。
基于蓝牙信标的室内定位技术不仅可以提供更精准的定位服务,同时也能够降低系统的成本,使得室内定位技术更加普及和实用。
基于蓝牙射频的室内定位系统
I
3 ) 支持 由 多 台可 携 带 设 备 同时 接 收 。蓝 牙 信 号是 一种 可 携 带 大量 信 息 , 且 可 由 多 台设 备 共 同接 收 的 信 号 , 这 便 使 得本 系 统
可 在 多 台设 备 上 同时 工 作 成 为 可 能 。使 用 者 只需 按 要 求 下 载 特
用者只需购买安全可靠的电池 , 便 可 使 节 点 长 期 地 工作 , 符 合 绿 色环保与可持续发展的理念。
手机 ) 组成 的 , 模 型 如 图 1所 示 。通 过 在 一 定 的空 间 内安 装 蓝 牙
发射定位信标点 , 自动形 成 一 个 信 号 区 域 , 当蓝 牙 终 端 进 入 不 同 的信 号 区域 时 , 根据 接 收 信 号 传 播 强 度 R S S I 值 来 实 现定 位 。
根 据 无 线 信 号 在 传 输 过 程 中所 采 用 到 的一 个 公 式 ,也 称 为
的R S S I 值得方程 , 可得 :
渐 变模型 ( S h a d o wi n g Mo d e 1 ) ] , 联 合 解 由三 个 信 标 点 所 获 得
r I L
:
,
I 堕 塾 1 0 而
本 项 目 由一 定 数 量 的 信 标 节 点 和 带 有 蓝 牙 的平 板 电 脑 ( 或
1 ) 蓝牙信标节 点体 积小 , 易部署 。蓝牙 信标节点 体积不足
1 0 c m0 , 且 安装过程 简单 , 更换 电池方便 , 这 便 使 得 节 点 在 场 馆 内部 的大 批 量 安 装 成 为 可 能 , 并 且 由 于其 体 积 小 的 特 点 , 只需 加 以简 单 修 饰 便 可 将 其 掩 盖 , 丝 毫 不 影 响 场 馆 内 部 的美 观 。 2 ) 节点 功率 小 , 能耗 低 。 节点本身工作功率低 , 耗 电量 小 , 使
一种基于蓝牙的室内定位服务系统及方法[发明专利]
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.11.20C N 103402259 A (21)申请号 201310357161.1(22)申请日 2013.08.15H04W 64/00(2009.01)H04B 5/00(2006.01)(71)申请人重庆邮电大学地址400065 重庆市南岸区黄桷垭崇文路2号(72)发明人付蔚 王平 张阳阳 陈莉陈钰莹 洪洋 董磊(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司 11275代理人赵荣之(54)发明名称一种基于蓝牙的室内定位服务系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于蓝牙的室内定位服务系统及方法,属于室内位置定位技术领域。
该方法包括以下步骤:步骤一:将手机通过客户端与室内的蓝牙节点、AP 节点连接,将手机可以连接到的蓝牙节点ID 信息经过AP 节点上传至服务器;步骤二:服务器根据接收到的蓝牙节点的ID 信息,将其转换成相应的位置信息;步骤三:位置信息被标记在室内地图的相应位置,显示在手机客户端软件上。
与现有的室内定位系统相比,本系统和方法对内置蓝牙芯片的手机不做任何改变,并且对蓝牙节点的要求也大大降低,充分发挥移动终端和服务器的能力,使定位系统更稳定,方便进行应用的升级扩展。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)申请公布号CN 103402259 A*CN103402259A*1/1页1.一种基于蓝牙的室内定位服务方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:将手机通过客户端与室内的蓝牙节点、AP 节点连接,将手机可以连接到的蓝牙节点ID 信息经过AP 节点上传至服务器;步骤二:服务器根据接收到的蓝牙节点的ID 信息,将其转换成相应的位置信息;步骤三:位置信息被标记在室内地图的相应位置,显示在手机客户端软件上。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙的室内定位服务方法,其特征在于:步骤一具体包括:当手机进入蓝牙定位服务系统后,打开手机蓝牙定位服务客户端软件,点击连接,手机蓝牙在蓝牙信号覆盖范围之内,作为主设备与蓝牙节点建立ACL 链路连接,并通过WiFi 与AP 节点连接到局域网,将连接到的蓝牙节点ID 信息上传至服务器。
一种基于蓝牙信标的室内定位系统
一种基于蓝牙信标的室内定位系统
马旭攀;惠飞;景首才;郭毅涛;赵祥模
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2016(035)004
【摘要】针对室内定位与导航服务的应用需求,使用蓝牙信标节点,构建了一种米级室内定位系统.设计了一种基于CC2540F256的蓝牙4.0信标节点,采用优化均匀部署方法完成信标的布设,在此基础上配置信标BLE协议栈进行位置标识;在安卓平台下搭建定位终端,利用三角质心定位方法实现位置估计.该系统在传统RSSI定位方法的基础上,加入阶段去噪与平滑滤波过程,用于提高测距准确度和稳定性.在实验室楼道测试环境下,平均定位精度可达1.5m,具有布设方便、功耗低和绿色环保的特点.
【总页数】5页(P55-58,66)
【作者】马旭攀;惠飞;景首才;郭毅涛;赵祥模
【作者单位】长安大学信息工程学院,陕西西安710064;长安大学信息工程学院,陕西西安710064;长安大学信息工程学院,陕西西安710064;长安大学信息工程学院,陕西西安710064;长安大学信息工程学院,陕西西安710064
【正文语种】中文
【中图分类】TP212;TP929
【相关文献】
1.一种基于蓝牙技术的室内强险救生定位系统 [J], 杨张利
2.一种基于安卓的蓝牙室内定位系统设计与实现 [J], 范展源;李瑶
3.一种基于可见光信标的室内定位系统及实现 [J], 陈灿峰;谭伟
4.一种基于安卓的蓝牙室内定位系统设计与实现 [J], 范展源;李瑶
5.一种基于高斯和滤波的蓝牙信标室内定位算法 [J], 严志
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蓝牙技术毕业论文答辩
LOGO
主要内容
简介 蓝牙无线接入系统 蓝牙技术原理 蓝牙的主要特点 蓝牙的应用 蓝牙技术对未来的影响 总结 致谢
蓝牙简介
越来越多数字电子产,局域网络,可携带式设备成 为网络体的延伸。另一项则是内存规格的统一,加 品借着新科技提升本身的性能和实力。以目前发展 的趋势来看,未来消费性电子产品将有两个重要的 发展指标,一是使用蓝牙技术这类开放技术,以无 线密以及轻量化应用。 无论您喜不喜欢,“蓝牙计划”这个名词几乎已到 了无孔不入的境界,不论是商业财经台还是一般大 众电视台,都不只一次以上报导这个计划的进展与 新闻,话虽如此,但却很少人了解此计划的原意与 来龙去脉,只知道有这样一个计划正如火如荼地进 行,且声势浩大、似乎充满无限希望。
蓝牙的系统组成
链路控制(固件)单元: 基带链路控制器负责处理基带 协议和其它一些低层常规协议。它有3种纠错方案:1/ 3比例前向纠错(FEC)码、2/3比例前向纠错码和数 据的自动请求重发方案。采用FEC(前向纠错)方案的目 的是为了减少数据重发的次数,降低数据传输负载。但是 ,要实现数据的无差错传输,FEC就必然要生成一些不必 要的开销比特而降低数据的传送效率。这是因为数据包对 于是否使用FEC是弹性定义的。报头总有占1/3比例的 FEC码起保护作用,其中包含了有用的链路信息。
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蓝牙的系统组成
蓝牙系统一般由天线单元、 链路控制(固件)单元、链 路管理(软件)单元和蓝牙 软件(协议栈)单元四个功 能单元组成。
蓝牙的系统组成
天线单元: 蓝牙要求其天线部分 体积十分小巧、重量 轻,因此,蓝牙天线 属于微带天线。蓝牙 空中接口是建立在天 线电平为0dB的基 础上的。空中接口遵 循(简称FCC,即 美国联邦通信委员会 )有关电平为0dB 的ISM频段的标准 。
蓝牙4.0下接近度分类的室内定位算法分析
蓝牙4.0下接近度分类的室内定位算法分析
刘业辉
【期刊名称】《移动信息》
【年(卷),期】2017(000)012
【摘要】蓝牙室内算法以k-邻近算法为主,但在室内定位过程中需建立大规模指纹数据库,且必须依托于计算全部待定位点的方式计算全部已知样本间的距离以实现在线定位,缺乏实时性。
为优化室内定位算法,提出了一种基于蓝牙4.0接收信号强度,提前剪辑已知样本并对搜索区域进行限制,以提高室内定位实效性。
【总页数】3页(P1-2)
【作者】刘业辉
【作者单位】北京工业职业技术学院电气与信息工程学院北京100042
【正文语种】中文
【中图分类】TN925
【相关文献】
1.基于蓝牙4.0的接近度分类室内定位算法 [J], 莫倩;熊硕
2.基于KL散度与K-means的Wi-Fi与蓝牙融合室内定位方法 [J], 王宝晶
3.基于阈值分类及信号强度加权的室内定位算法 [J], 杨小亮;叶阿勇;凌远景
4.亚米级高精度蓝牙室内定位技术浅析 [J], 王文俭;任馨宇
5.综合相似接近度及其在模糊模式决策分类中的应用 [J], 张倩生;徐芳燕
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基于BLE的室内指纹定位优化技术
基于BLE的室内指纹定位优化技术陶佳峰;杨晓洪;王剑平;张果【摘要】针对RSSI的室内定位技术的功耗高和精度低的问题,采用蓝牙4.0作为节点,应用具有低功耗、远距离和成本低等优点的BLE技术,通过在离线阶段采用高斯-均值算法对指纹数据库进行优化和在现阶段改进的跳变自适应卡尔曼算法进行数据滤波研究,并且通过蓝牙4.0无线网络系统进行试验.结果表明,优化后的指纹库和自适应卡尔曼定位算法,在复杂的环境中比传统的定位算法更加稳定和准确.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】4页(P289-292)【关键词】蓝牙低功耗技术;高斯-均值滤波;跳变自适应卡尔曼滤波;室内指纹定位【作者】陶佳峰;杨晓洪;王剑平;张果【作者单位】昆明理工大学信息工程及自动化学院,云南昆明650500;昆明理工大学信息工程及自动化学院,云南昆明650500;昆明理工大学信息工程及自动化学院,云南昆明650500;昆明理工大学信息工程及自动化学院,云南昆明650500【正文语种】中文【中图分类】TP391随着移动设备和无线局域网的普及,定位服务越来越成为人们生活中必不可少的功能。
相比于目前已经很成熟的户外GPS地图定位,室内位置信息的获取,特别是在场地复杂的公共场所比如大型超市、商场、机场、博物馆等环境中,也成为日益需求的服务,并且具有较为广阔的应用前景。
蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、长距离、高速启动和互连、可互操作的鲁棒性无线技术[1],这些特点对于室内定位都是非常有利的,而且在最近几年里,蓝牙4.0模块已广泛应用于手机及平板电脑中,对于室内定位的推广是很有利的。
以上这些都保证了蓝牙低功耗技术在室内定位的实用性和可行性。
由于在复杂室内环境中,信道信号的的传播容易受到多径效应、反射、散射等干扰,这也是给定位带来较大误差的主要因素。
应用典型的参数化室内测距技术有基于信号到达角度模型(AOA)、基于接收信号强度指示模型(RSSI)[2]、基于信号到达时间模型(TOA)[3]、基于信号达到时间差模型(TODA)[4]等;但是由于室内物体的遮挡会造成比较严重的多径效应干涉以及反射、散射等现象[5],信号到达角与 RSSI 值等信息不能精确地描述两点之间的位置关系[6],故需要对RSSI信号值进行滤波处理,才能达到理想的定位效果。
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基站信号强度
建立指纹数 据库
对匹配定位 算法进行优 化
字段名 ID RSSI_1
调用Express的中间件 body-parser接收客户端 的请求数据
连接数据库并读 取指纹信息
类型 Int Int
长度 10 10
主键 是 否
描述 自增ID 基站信号强度
指纹定位算法得出坐标
RSSI_2
RSSI_3 RSSI_4 Position
基于蓝牙4.0的亚米级室内定位技术 研究
导师:刘圆圆、蔡文郁 汇报人:张娟娟 2018年3月16日
研究思路 1. 课题背景及研究现状 2. 系统整体设计 3. RSSI衰减模型与iBeacon基站部署 4. 基于RSSI位置指纹库定位算法优化 5. 总结与展望
1
课题背景及现状
室内尤其地下,导航信号 衰减太快,卫星定位无法使用。
3
RSSI衰减模型与iBeacon基站部署
3
RSSI衰减模型与iBeacon基站部署
分别选取在持续200s内, 测量距离基站0.15m、 2m、5m、15m的RSSI 值进行作图,显示波动 情况。
3
RSSI衰减模型与iBeacon基站部署
根据Time-RSSI数据拟合得到模型为: 系数为: a=9.4910 b=-0.7359 c=4.0310 d=-0.0047 分析结果: 误差平方和 SSE=1.0720 多次测定系数 R-square=0.9921 系数调整度 Adjusted R-square=0.9895 均方根误差 RMSE=0.3451
位置 坐标 S1 (x1,y1) S2 (x2,y2) … … Sn (xn,yn)
AP1 信号强度
R11
R12 … R1m
R21
R22 … R2m
…
… … …
Rn1
Rn2 … Rnm
S1 S2 S3 ...
AP2 信号强度 … APm 信号强度
指纹信息采集
研究思路 1. 课题背景及研究现状 2. 系统整体设计 3. RSSI衰减模型与iBeacon基站部署 4. 基于RSSI位置指纹库定位算法优化 5. 总结与展望
WKNN算法下的误差累计分布图
贝叶斯算法下的误差累计分布图
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-一次优化-仿真测试-参数比较
均方根误差RMSE/m
指纹库类型 原始指纹库 高斯滤波后 GM(1,1)修正后 KNN 2.6479 2.0370 1.7734 反距离加权WKNN 2.0697 1.8409 1.1541 贝叶斯 1.9652 1.7450 1.3685
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-一次优化-Gauss滤波
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-一次优化-GM(1,1)模型
级比检验
建立GM(1,1)拟合模型
优化验证
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-一次优化-仿真测试
指纹库除噪效果
KNN算法下的误差累计分布图
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-一次优化-仿真测试
获取iBeacon设备信号强度
将UUID和RSSI信息发 送给服务器
客户端显示定位
服务器处理并返回坐标
结束
2
系统整体设计-WEB服务器设计
字段名 ID UUID RSSI 类型 Int
端口 开始
长度 10
主键 是 否 否
描述 自增
Varchar 45 创建HHTP服务监听 80 Int 10
iBeaconUUID
室内定位技术可以轻松获 取室内物品信息。
1
课题背景及现状
蓝牙4.0低功耗、 易实现、精度较高
100m
RFID
定位精度
10m 米级 亚米级 分米级
WiFi ZigBee 蓝 牙 地 磁 超 宽 带
1m 0.5m
激 光
易
难
实现难易
1
课题背景及现状-指纹定位方法
APm AP3
指纹库存储信息
AP1 Sn AP2
Int
10
否
否 否 否
基站信号强度
基站信号强度 基站信号强度 位置坐标(x,y)
响应客户端请求,返回 定位结果 10 Int
Int Varchar
结束
10 15
研究思路 1. 课题背景及研究现状 2. 系统整体设计 3. RSSI衰减模型与iBeacon基站部署 4. 基于RSSI位置指纹库定位算法优化 5. 总结与展望
平均定位精度提高百分比
位置指纹库对比 KNN 反距离加权WKNN 贝叶斯
高斯:原始
GM(1,1):高斯 GM(1,1):原始
23.07%
12.90% 33.00%
10.98%
37.3% 44.98%
11.37%
21.53% 30.36%
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-二次优化-分段线性插值
2
系统整体设计
AP4 AP3
WEB
iBeacon 基站
AP2
BLE
WiFi
AP1
APP
2
系统整体设计-iBeacon基站设计
2.4G板载天线
蜂鸣器
Debug接口 CC2541处理器 状态指示LED
纽扣电池
2
系统整体设计-APP设计
开始
检测是否开启蓝牙
否
开启蓝牙
是 初始化蓝牙配置并获取 iBeacon基站广播的UUID
5
总结与展望
低功耗,高集成的 iBeacon基站设计 完成
APP终端、WEB服 务器设计完成
总结
定位精度总体提高40%, 误差降至0.8m,实现 亚米级
5
总结与展望
展望
iBeacon基站长时间工作,RSSI值的衰减情况; 角度等多传感器融合,进一步提高定位精度;
高效采集大量指纹库数据; 实现APP终端定位地图显示。
3
RSSI衰减模型与iBeacon基站部署
3
RSSI衰减模型与iBeacon基站部署
在30m*30m的空间中,iBeacon基站 有效部署上限为4个,下限为8个。
研究思路 1. 课题背景及研究现状 2. 系统整体设计 3. RSSI衰减模型与iBeacon基站部署 4. 基于RSSI位置指纹库定位算法优化 5. 总结与展望
y
y2
F12
L2
P
F22
y1
F11 x1
L1
F21 x2
x
X与Y两个方向分别插值
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-二次优化-自适应插值
(p,q)=(2,2)
(p,q)=(5,5)
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-二次优化-克里金插值
(1) 点估计
(2) 特征函数
(3) 内插函数
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-匹配算法优化-高斯核函数
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化
高斯滤波
指 纹 库 GM(1,1) 模型
分段线性插值
倒数距离加权 WKNN 高斯核函数加 权WKNN
自适应插值
定 位
克里金插值
指纹库一次优化
指纹库二次优化
匹配定位算法优化
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-一次优化
测试采集指纹模型
环境指纹库与理想指纹库
4
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-匹配算法优化-高斯核函数
定位点与实际点位置
高斯核函数加权与反距离加 权WKNN误差累积分布函数
4
基于RSSI位置指纹库的定位算法优化-匹配算法优化-三重优化叠加
第一组:GM(1,1)模型残差修正+高斯核函数加权的WKNN; 第二组:GM(1,1)模型残差修正+克里金插值+高斯核函数加权的WKNN; 第三组:GM(1,1)模型残差修正+自适应插值+高斯核函数加权的WKNN。