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一直以来人们对位置服务的需求都十分强烈。在目前日益增长的定位服务需求下,无论是室内还是室外,如何准确快速地获得位置信息并且提供低成本位置服务成为定位技术发展的方向。现有的定位技术主要是利用无线通信系统中设备或者网络中与距离信息相关联的测量信息来计算终端的位置。所以在利用各种不同的无线网络中快速、准确获取位置信息的定位系统以及定位技术已经成为当前的研究热点。
蓝牙作为一种短距无线数据与语音传输的开放性全球规范,目前在整个世界范围内都得到了很广泛的应用。它可以支持便携式计算机、移动终端以及其他电子设备之间通过建立无线电空中接口(Radio Air Interface)相互通信,可以方便地进行数据和语音传输。另一方面,蓝牙硬件成本已下降到了相对较低的水平,且成为一般移动通信终端的标准配置,因此采用蓝牙硬件平台的定位系统可以有效地利用现有的硬件投入,降低定位的成本并且适合大范围推广应用。
位置指纹定位是无线定位的一种,室内环境下电磁信号传播的非视距(NLOS)和多径效应明显,位置指纹定位算法可以利用NLOS对接收信号进行较好的评估,指纹定位可以最大程度上减小消除NLOS对定位精度的影响,是一种低复杂度快速室内定位方法。
本文对基于指纹技术的蓝牙室内定位系统进行研究。主要内容包括以下部分:
1.蓝牙协议以及硬件开发:本文在对蓝牙协议研究的基础上,主要对蓝牙的匹配连接过程,连接方式及RSSI的获取方式进行研究,完成了硬件电路板设计和模块功能的开发。
2.原始信号处理:本文针对影响信号波动的若干因素进行了数据分析,并对信号中的波动噪声进行了去噪处理,加入了小波变换来去除人员活动带来噪声。结果证明了小波变换去噪算法对信号中的奇异点有较好的滤除作用。
3.位置指纹库的建立:本文对传统的空间插值数据库算法进行改进,引入了分块化的处理思想,在不增加数据采集量的基础上提高了定位精度4.跟踪算法:本文以匹配定位算法作为观测量,加入卡尔曼滤波和粒子滤波来对运动轨迹平滑,提高了跟踪定位精度。
目前蓝牙接入点模块工作时间接近50小时,系统对静态目标进行定位可以实现高于80%概率0.4m以下的定位精度;对于移动目标可以实现高于75%概率1.6m以下的定位精度。