随着通信技术从4G正向5G时代迈进,人们对于位置服务的需求越来越大,精度要求也越来越高,目前市场上所见到的位置服务通常仅限于室外,缺乏特定对象所需要的室内与室外同时兼顾,这些特定对象指的是需要远程监控特定的人或物,如儿童、老年人、失忆人员等不能自我照顾的人群,以及珠宝店里的贵重物品、博物馆中收藏的文物、实验室里的重要科学仪器或资料等等。因此本文设计了一种基于北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)/GPS和室内定位融合的远程监控系统,旨在能够选择和切换多种定位技术,可以在用户动态移动过程中实现监控的功能。该系统主要是结合了基于BDS/GPS双模定位的室外定位技术和基于蓝牙接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)的室内位置指纹技术,利用计数和阈值机制进行不同定位技术的切换,使用户在室内和室外场景中移动期间可以连续计算出定位终端的位置,实现对被监控对象的定位监控。本文为了实现该系统进行了以下研究:(1)针对基于接收信号强度的位置指纹室内定位算法定位精度不高的问题,采用了一种均值(Mean-Link,ML)层次聚类和自适应加权K近邻(Weighted K Nearest Neighbor,WKNN)的定位算法。算法首先在设置的参考点上采集蓝牙信号强度构建离线指纹数据库,然后采用均值层次聚类方法将所有参考点根据各自之间的相似度分为n个类,滤除掉相似度较小的参考点,最后根据待定位点和参考点间的信号距离的相似度,计算出距离差的标准差来自适应确定K值,并进行位置估算。实验结果表明,该算法在定位准确度上比WKNN、动态加权K近邻(Enhanced Weighted K Nearest Neighbor,EWKNN)分别提升了30.0%、18.0%,在定位实时性上比WKNN、EWKNN分别提高了19.2%、28.4%。结果表明:将该算法用于室内物体定位,可以同时提高定位准确度和定位实时性。(2)为了实现在室内外环境中的融合定位,同时设计出可以面向个人用户使用的远程监控系统,本系统采用了基于双门限多阈值和移动终端计算组合的室内外融合定位算法。在室内外定位的过程中,由于蓝牙信号覆盖区域与BDS/GPS信号覆盖区域会产生重叠,在这块重叠区域中定位技术切换会产生乒乓效应,即卫星定位与蓝牙定位切换反复发生。针对此类问题,本系统在室内外定位切换中采用了一种双门限多阈值的Alpha-count切换算法,在切换算法中加入了多个蓝牙阈值AP(Access Point)以及增加了触发阈值来保证切换算法的稳定性。通过该切换算法将室内定位与室外定位相融合,同时将室内外位置计算应用于移动终端中。实验结果表明:本系统使用的融合定位算法可以防止不同定位技术的错误切换,并且适用于手机终端。(3)设计了系统的整体框架并确定各个模块实现的功能,远程监控系统主要由主控模块、GNSS(Global Navigation Satellite System)模块、GSM(Global System for Mobile Communications)模块、蓝牙信号接收模块和Android手机终端组成。主控模块主要是完成经纬度信息处理、接收并处理蓝牙信号和室内外位置切换判断,以及控制短信发送;GNSS模块主要完成定位终端室外位置信息采集功能;GSM模块主要完成室外经纬度信息或室内蓝牙信号强度信息的远程传输;蓝牙信号接收模块主要接收蓝牙iBeacon设备信号强度进行数据采集;Android手机终端主要负责捕获定位信息短信,辨别捕获短信的定位来源,若捕获到的是室内蓝牙信号强度短信则使用本文室内定位算法计算出室内位置,在室内地图中显示位置。若接收到的是室外经纬度信息则在手机终端中对经纬度坐标进行计算处理,在室外地图中显示定位终端的位置。通过手机终端完成对定位终端的远程定位监控。(4)根据系统功能需求确定了控制芯片STM32的型号和各模块的器件种类,通过C语言在Keil uVision5软件上对定位终端各模块功能程序进行设计与实现。使用JAVA程序设计语言在Eclipse软件开发平台上完成了基于Android系统客户端的监控软件。对远程监控系统的各个模块分别进行调试与整体联合调试,结果表明:该系统实现了远程监控的基本功能,实现了室内外融合定位。