基于低功耗蓝牙的室内定位算法研究与实现

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1、中文图书分类号：TP302密级：公开UDC：004学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于低功耗蓝牙的室内定位算法研究与实现论文作者：申晓龙学科：软件工程指导教师：杨胜齐教授论文提交日期:2017年5月UDC：004学校代码：10005中文图书分类号：TP302学号：S201425009密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于低功耗蓝牙的室内定位算法研究与实现英文题目：RESEARCHANDIMPLEMENTATIONOFINDOORLOCATIONALGORITHMBASEDON

2、LOWPOWERBLUETOOTH论文作者：申晓龙领域：软件工程研究方向：嵌入式与物联网申请学位：工学硕士指导教师：杨胜齐教授所在单位：信息学部答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：申晓龙日期：201

3、7年6月1日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：申晓龙日期：2017年6月1日导师签名：杨胜齐日期：2017年6月1日摘要摘要近年来，随着物联网关键技术的成熟以及智能导航技术的发展，使得基于位置的服务得到了广泛关注。特别是在大型商场、博物馆、地下停车场等室内场所，用户常常需要知道自身的位置信息。但是给用户提供室内位置信息的室内

4、定位技术起步相对较晚，目前还存在功耗较高、成本较大、定位不够准确等问题。低功耗蓝牙技术的出现，因其功耗低、易部署等优点，迅速成为了室内定位技术中的一大研究热点。然而由于室内环境比较复杂以及现有算法中还存在一些不足，造成了基于蓝牙RSSI的室内测距定位精度不是很高。本文针对这一问题，对影响室内定位精度的环境因素进行了分析，对室内定位相关算法进行了优化与改进。主要研究工作如下：首先对基于RSSI的信号传播模型进行了研究，对影响信号稳定性的各种外界因素进行了分析。根据以上研究成果，提出了基于RSSI的改进质心定位算法。该算法通过选取最优的信

5、标节点参与定位过程，降低了信标节点本身对定位精度所造成的影响。同时该算法对目标节点最有可能所处的区域进行了划分，缩小了待定位区域。实验结果表明，该算法有效地提高了定位精度。在此基础上，为了对以上改进算法作进一步优化，引入了基于以上改进算法的粒子滤波目标跟踪算法，并对粒子滤波算法进行了研究与优化，提出了一种基于距离约束的粒子权值计算策略，并进行了实验验证与结果分析。最后根据用户的实际需求，设计并搭建了基于低功耗蓝牙的室内定位原型系统，实现了本文提出的室内定位相关算法。然后在真实环境下部署了蓝牙信标基站，通过实际实验对系统的定位精度以及累

6、计误差两个方面进行了分析。实验结果显示，相比于传统的质心定位算法，论文提出的改进的室内定位算法使定位精度提高了近31%。关键词：室内定位；低功耗蓝牙；RSSI；粒子滤波IAbstractAbstractInrecentyears,withthematurityofInternetofThingstechnologyandthedevelopmentofintelligentnavigation,location-basedserviceshavebeenwidelyconcerned,especiallyinlargeshopping

7、malls,museums,undergroundparkingandotherindoorplaces,usersoftenneedtoknowtheirownlocationinformation.However,indoorpositioningtechnologystartedlate,therearestillalotofproblemsneedtobesolved,suchashighpowerconsumption,highcostandinaccuratepositioning.Untiltheemergenceofl

8、ow-powerBluetoothtechnology,becauseofitslowpowerconsumption,easytodeployandotheradvantages,quicklybecameamajor