无线电子货架标签定位技术的研究与开发

摘要

电子货架标签(ElectronicShelf Label)英文简称ESL，它被设计用来替代零售业中传统的纸质货架标签。它除了能够显示价格，必要时还能显示其他的商品相关信息。近两年来，ESL在国内零售企业中的使用数量有着逐步扩大的趋势。在一个典型的应用ESL的商场中，标签管理器通过无线电的方式与大量的标签保持通信，面对如此数量巨大的电子标签，为了更好地管理整个系统，确定标签的位置就显得尤为重要了。
　　电子货架标签的定位问题可以归类为室内定位问题，在这种环境中，蜂窝无线定位的精度难以满足定位的需求，而GPS的信号则很难穿透建筑物，无法精确定位，室外环境的定位方法已经不能适用。因此，如何利用现有基础网络设施，实现低成本的，快捷的室内精确定位成为了当前定位技术的研究热点及难点之一。
　　本文分析了国内外的基于RSS的无线定位方法，主要对RSSI的处理，室内传播模型，定位算法这三方面进行研究。
　　首先，研究了RSSI的采样值的处理过程，分析了均值法，高斯法在消除无线信号传播过程中暂态扰动影响的效果。然后在坐标估计阶段根据最大似然法提出改进方法，该定位方法为一种循环执行的程序，每一次循环都会先进行粗定位，之后通过公式对遮蔽因子进行调整，最后在循环结束之后再进行一次精定位。
　　之后，根据之前提出的改进定位方法进行仿真实验，并与最大似然法进行比较，具体从平均定位误差和累计误差概率两个方面进行了对比，并且实验分析了遮蔽因子标准差变化时，两种方法的性能表现。仿真结果表明，在使用了本文提出的改进方法后，估计出了路径上的遮蔽因子，平均定位误差和累计误差概率都得到明显改善。
　　最后，通过在实验室已有的电子货架标签和ML7105蓝牙模块上进行开发，实现了一个实验性质的定位系统，现场的多次定位结果显示本算法在现实环境中的定位误差与仿真时的结果相近，再次验证了本算法的有效性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及现实意义

1．2 相关研究现状

1．2．1 定位方法

1．2．2 定位系统

1．3 本文的主要工作

第二章 室内定位技术相关理论

2．1 无线定位技术

2．1．1 定位方法的分类

2．1．2 影响无线测距的主要因素

2．1．3 无线信号传播模型介绍

2．1．4 坐标估计算法

2．1．5 室内定位算法的评价标准

2．2 电子货架标签系统

2．3 蓝牙4．0技术

2．3．1 主要特点

2．3．2 低功耗蓝牙协议栈

2．4 本章小结

第三章 基于RSS的室内定位算法研究

3．1 RSS采样值的处理

3．1．1 均值法

3．1．2 均值法所需样本点数

3．1．3 高斯分布法

3．2 室内无线信号传播模型

3．3 坐标估计

3．4 改进的定位方法

3．5 本章小结

第四章 定位算法的仿真

4．1 仿真环境的建立

4．1．1 仿真软件介绍

4．1．2 仿真程序设计

4．2 性能评价标准

4．3 仿真结果及分析

4．4 本章小结

第五章 定位系统的实现

5．1 硬件平台

5．1．1 平台介绍

5．1．2 开发环境

5．1．3 底层软件设计

5．2 实验环境参数获取

5．4 定位流程

5．5 实验结果及分析

5．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表论文

声明

致谢