基于藍(lán)牙信標(biāo)和指紋庫(kù)匹配的室內(nèi)定位算法研究.pdf

1、位置信息、定位技術(shù)與位置服務(wù)開啟了新時(shí)代的研究熱潮，覆蓋到了智能交通，智能家居，智慧工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)，智慧城市等諸多領(lǐng)域。GPS和蜂窩網(wǎng)定位技術(shù)廣泛用于室外位置服務(wù)，但由于非視距和多徑影響，信號(hào)強(qiáng)度和定位精度都無(wú)法達(dá)到室內(nèi)定位要求，且耗電速度快，系統(tǒng)成本高。目前的室內(nèi)定位技術(shù)主要是無(wú)線定位技術(shù)，從近幾年的室內(nèi)定位研究熱潮中可以看出，藍(lán)牙低功耗4.0技術(shù)在高精度、低功耗、易部署、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、成本低上都較有優(yōu)勢(shì)。同時(shí)智能手機(jī)、iPhone、i

2、Pad等智能終端設(shè)備的快速發(fā)展，且大多都支持BLE功能，更加促進(jìn)了室內(nèi)iBeacon技術(shù)的應(yīng)用?？梢哉f(shuō)，藍(lán)牙定位技術(shù)將會(huì)成為室內(nèi)定位技術(shù)的一大支柱，前景廣闊。
　　本文在室內(nèi)定位的定位技術(shù)與定位算法的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，深入分析研究了基于藍(lán)牙信標(biāo)iBeacon的指紋庫(kù)匹配定位，分析了選用iBeacon指紋庫(kù)相關(guān)性匹配定位的可行性及優(yōu)勢(shì)。本文的主要研究工作如下：
　?。?）對(duì)典型室內(nèi)辦公室環(huán)境的iBeacon信標(biāo)布置進(jìn)行研究，為了

3、使定位區(qū)域中各個(gè)位置處采集的RSSI序列有明顯區(qū)分，且結(jié)合實(shí)際布置成本，及定位精度要求，確定了3~5米之間布置一個(gè)iBeacon信標(biāo)基站的信標(biāo)布置方案。
　?。?）對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境內(nèi)RSSI采集的方向、時(shí)間、人員干擾進(jìn)行了重點(diǎn)研究分析，并對(duì)參考點(diǎn)的分布做了規(guī)劃，確定了單點(diǎn)多方向多次采集方案。采集指紋庫(kù)之后，對(duì)其進(jìn)行融合卡爾曼均值濾波處理，構(gòu)建穩(wěn)健較準(zhǔn)確的iBeacon信號(hào)指紋庫(kù)。
　　（3）提出了相關(guān)性匹配指紋庫(kù)算法，對(duì)指紋庫(kù)進(jìn)行

4、兩次篩選后，求解未知點(diǎn)與參考點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)γ，選出在0.8≤|γ|＜1范圍內(nèi)的進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，得到K個(gè)匹配性較高的指紋庫(kù)參考點(diǎn)，以相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值為加權(quán)系數(shù)對(duì)參考點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行加權(quán)平均得到預(yù)估位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相關(guān)系數(shù)匹配位置指紋庫(kù)算法可將定位誤差在2米以內(nèi)的概率從65％提高到92%，對(duì)比于常用的KNN匹配定位算法具有定位精度高、定位時(shí)間短、算法穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。
　　（4）對(duì)基于iBeacon信標(biāo)的室內(nèi)定位系統(tǒng)的指紋庫(kù)采集和實(shí)時(shí)定位兩部分進(jìn)