基于藍牙和航位推算的室內(nèi)定位算法研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的發(fā)展，特別是移動互聯(lián)網(wǎng)和智能手機為代表的移動終端的普及，使得基于位置的服務(wù)（Location Based Services, LBS）給人們的生活帶來了極大的便利。以GPS為代表的室外定位技術(shù)由于信號被遮擋無法用于室內(nèi)定位，使得室內(nèi)定位成為研究熱點。目前雖然已經(jīng)出現(xiàn)了紅外線、超聲波、射頻識別、藍牙、超寬帶、ZigBee、計算機視覺、地磁場、行人航位推算等室內(nèi)定位技術(shù)，但由于成本和精度沒有實現(xiàn)平衡，仍具有局限性。因此實現(xiàn)成本

2、低、精度高、實時性好的室內(nèi)定位技術(shù)成為定位導(dǎo)航研究領(lǐng)域亟待解決的問題。
　　目前智能手機越來越普及，并且集成了很多先進的硬件，如WiFi模塊、藍牙模塊和加速度計、陀螺儀等慣性原件，使得在智能手機上研發(fā)室內(nèi)定位系統(tǒng)變得方便可行。本文用智能手機內(nèi)嵌的藍牙、慣性傳感器來進行數(shù)據(jù)采集，重點研究了基于iBeacon的藍牙室內(nèi)定位算法和基于航位推算的室內(nèi)定位算法，在此基礎(chǔ)上提出了基于擴展卡爾曼濾波的藍牙和航位推算融合定位算法。選用Androi

3、d智能手機作為硬件平臺，配合服務(wù)器，實現(xiàn)了前述三種室內(nèi)定位算法，并在真實場景下進行了測試比較。本文的主要工作如下：
　?、俦疚膶λ{牙室內(nèi)定位的關(guān)鍵部件 iBeacon進行了介紹，然后研究藍牙信號的傳播模型，為了找出接收信號的強度（Received Signal Strength Indicator, RSSI）與距離的函數(shù)關(guān)系，本文提出了基于分段擬合的最小二乘傳播模型訓(xùn)練方法。為了克服RSSI的隨機跳變，研究了加權(quán)滑動窗口濾波方法

4、。然后提出了基于加權(quán)平均的改進三邊測量室內(nèi)定位算法。
　?、诜治龊轿煌扑愕幕驹?，給出行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning, PDR）的實現(xiàn)流程。具體來說，應(yīng)用有限狀態(tài)機判斷用戶是否在行走；行走過程中利用加速度幅值過閾值檢測和自相關(guān)運算結(jié)合的步伐檢測算法進行步數(shù)和步頻檢測；運用非線性步長模型，對步長進行估計；由于手機使用時存在多種姿態(tài)，本文利用行人的步態(tài)特征實現(xiàn)了從偏航角估計行人行進方向和對水平加速度