基于iBeacon的商场室内定位及导航系统设计与实现

文章编号！007-757X(2019)01-0076-04

基于iBeacon的商场室内定位及导航系统设计与实现

前晋，陈淑荣

(上海海事大学信息工程学院，上海201306)

摘要：基于蓝牙iB e a c o n设计C/S架构的商场室内手机定位及导航系统。手机接收蓝牙信号并上传至服务器，后台从蓝牙 信号强度根据iB e a c o n距离-R S S I损耗模型计算出手机至iB e a c o n的距离，再采用三边质心法确定手机位置坐标，并标示在手 机端商场地图上；另外，按照手机端输入的目的地信息，服务器运行引入回退机制的A*算法，规划出最优可行路径，实现手机 端的商场导航。实验数据表明最大定位误差在3米以内，导航路径精准。

关键词：iB e a c o n;室内定位及导航；三边质心法&A-算法

中图分类号：T N925 文献标志码：A

Indoor Location and Navigation System Based on iBeacon in Shopping Mall

Q I A N J in，C H E N S h u ro n g

(S c h o o l o f in fo rm a tio n E n g in e e rin g，S h a n g h a i M a ritim e U n iv e r is ty，S han gha i 201306)

A b s tra c t：A n in d o o r lo c a tio n and n a v ig a tio n s yste m fo r m o b ile phones is de sig ned w it h th e C/S a rc h ite c tu re b y u s in g i

B eacon.A

m o b ile p h o n e receives th e B lu e to o th s ig n a l and u p lo a d s it to th e s e r v e r，th e s e rv e r ca lcu la te s th e d ista n ce fro m th e m o b ile phone

to th e iB eacon a c c o rd in g t o th e s tre n g th b lu e te e th s ig n a l and th e iB eacon d is ta n c e-R S S I lo s s m o d e l，and th e n uses th e tr ila te r a l

c e n tro i

d m

e th o d to d e te rm in e th e p o s itio n co o rd in a te s o

f th e m o b ile p h o n e m a rk e d o c o rd in

g t o t

h e des t

i n a t i o n in fo rm a t i o n in p u t t e d b y t h e m o b ile p h o n e，t h e s e rve r ru n s th e A-

m e ch a n ism to p la n an op t i m a l pa t h，so as to re a lize t h e s h o p p in g na vig a t i o n fo r t h e m o b ile p h o n e.E x p e rim th e m a x im u m p o s itio n in g e rro r i s w i t h i n3m e te rs，t h e n a v ig a tio n p a th is a c c u r a te.

K e y w o r d s：iB e a c o n；In d o o r pos i t i o n in g and n a v ig a t i o n；T h re e-s id e d c e n tro id m e th o d；A-a lg o rith m

0引言

随着商场、地下停车场、机场等大型室内场馆的兴建，手 机室内定位及导航需求日趋强烈，如商场中基于位置信息给予用户手机特定的商品消息推送，地下停车场智能寻车，机 场室内位置导航等。目前手机室内定位技术主要通过蓝牙iB e a c o n和W i-F i来实现，文献[1][2]使用W i-F i指纹定位算法，将接收W i-F i信号的R S S I值与已建立的指纹数据库进行对比实现定位；文献[3][]使用iB e a c o n定位技术，首先建立 iB e a c o n信号强度与距离之间的关系，再通过三边定位算法实现定位。以上两种定位技术均能满足商场室内定位精度需求，但商场人流较大，商铺位置易变动，导致W i-F i指纹库 需要时常更新维护，人工成本较大，相比之下iB e a c o n技术更 适用于商场环境。

导航是手机位置信息服务的一种，可转化为找寻定位点与目的地之间的最短可行路径。常用的路径规划算法包括D ijk s t r a算法、A-搜索算法、蚁群算法等。文献[4]指出D i-j s t a算法搜索全局空间，难以满足快速规划路径的需求，而 通过改进A-算法建立平滑的A-模型，其性能优于蚁群算法，且能处理障碍物随机分布的复杂环境下的路径规划问题。可见A-算法更适用于障碍物较多的室内环境。

本文利用蓝牙iB e a c o n技术实现手机室内定位及导航功 能，首先在室内部署ib e a c o n设备，测量室内环境中各点的R S S I值，得出信号强度与距离之间的关系，建立iB e a c o n距 离-R S S I损耗模型；其次手机接收iB e a c o n的R S S I值，上传 至服务器，利用上述模型和三边质心法计算手机位置坐标；服务器端按照用户输入的目的地，采用引入回退机制的A-算法计算最优路径，并在手机端自制的商场地图上标示最优导航路径。

1 系统概述

系统主要由3个部分组成：iB e a c o n设备、A n d r o id智能 手机、服务器，如图1所示。

多个已知位置坐标的iB e a c o n部署在室内空间中，周期 性地向外界广播信号。

手机应用由A n d r o id S t u d io开发环境搭建而成，其功能 包括接收iB e a c o n信号并上传iB e a c o n的M a jo r值及对应R S S I值至服务器；上传用户输入的目的地；接受返回信息并在室内地图标示当前位置；显示服务器返回的最优导航路径。

作者简介:前晋（1994-)，男，硕士，研究方向：无线通信及接入技术。

陈淑荣（1972-)，女，副教授，研究方向：视频分析与处理，现代通信网络及控制技术。