基于藍牙和航位推算的室內定位算法研究.pdf

1、隨著信息技術的發(fā)展，特別是移動互聯網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（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由于信號被遮擋無法用于室內定位，使得室內定位成為研究熱點。目前雖然已經出現了紅外線、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定位技術，但由于成本和精度沒有實現平衡，仍具有局限性。因此實現成本

2、低、精度高、實時性好的室內定位技術成為定位導航研究領域亟待解決的問題。
　　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)室內定位系統變得方便可行。本文用智能手機內嵌的藍牙、慣性傳感器來進行數據采集，重點研究了基于iBeacon的藍牙室內定位算法和基于航位推算的室內定位算法，在此基礎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，配合服務器，實現了前述三種室內定位算法，并在真實場景下進行了測試比較。本文的主要工作如下：
　　①本文對藍牙室內定位的關鍵部件 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）與距離的函數關系，本文提出了基于分段擬合的最小二乘傳播模型訓練方法。為了克服RSSI的隨機跳變，研究了加權滑動窗口濾波方法

4、。然后提出了基于加權平均的改進三邊測量室內定位算法。
　　②分析航位推算的基本原理，給出行人航位推算(Pedestrian Dead Reckoning, PDR）的實現流程。具體來說，應用有限狀態(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運算結合的步伐檢測算法進行步數和步頻檢測；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)特征實現了從偏航角估計行人行進方向和對水平加速度