基于事件驱动与数据融合的BLE室内定位系统之研究

摘要

当前常用的室内定位技术是基于无线接入点的技术，该技术还存在着一些问题：首先，由于室内环境较为复杂，信号容易受到遮蔽而衰减，从而影响室内定位精度。其次辅助定位的设备不够轻量并且价格昂贵。在实际定位应用中，因受到遮蔽而产生非视距(None-Line-Of-Sight,NLOS)偏差的情况几乎无处不在，它的存在会严重影响定位估计精度的提高。无论室内定位系统是基于到达时间(Time Of Arrival,TOA)、到达角度(Angle Of Arrival,AOA)，接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)等测量方式，位置的估计都可能会受到NLOS偏差的影响。因此，如何提高复NLOS环境下的室内定位精度有重要意义。同时相比较WiFi等设备，新兴的低功耗蓝牙设备(Bluetooth Low Energy，BLE)花费更低，更容易进行设置，信号也更加稳定，占用空间也更小，更容易同手机进行通信，因此更加满足当前的室内定位需求。
　　本文工作针对目前的室内定位方法存在的问题展开，主要内容包括：
　　一、回顾了已提出的基于无线接入点的室内定位方法。并总结了各类方法的优劣。较为正式地定义了非视距NLOS和可视距LOS概念。介绍了使用BLE设备的原因。
　　二、提出一种提取RSS特征值用于室内定位的方法。该方法从一组RSS值中提取多种特征值，以解决基于接收信号强度方法中RSS特征偏少的问题。并通过使用两种不同的滤波器对NLOS和LOS两种情况下的特征值分别进行过滤，加大对两种情况的区分度。
　　三、提出一种使用D-S证据理论对NLOS和LOS情况进行区分的方法。使用D-S证据理论可以合理的将多个RSS特征值进行数据融合，融合后的数据不仅简化计算还有更高的可信度。并结合指纹定位方法进行定位。
　　四、为了验证本文提出的室内定位方法的效率，在实验部分做了大量的对比实验。并本文提出的室内定位方法同三种已提出的NLOS识别方法和定位方法进行实验对比，通过定位误差来描述方法优劣。结果证明，本文提出的方法相对于其他方法具有优势。

目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3本文工作及组织结构

第2章相关工作

2.1低功耗蓝牙BLE及相关技术

2.2非视距NLOS误差

2.3数据融合D-S证据理论

2.4非视距NLOS识别方法

2.5常用室内定位技术

2.6常用工具

第3章基于事件驱动与数据融合的BLE室内定位方法

3.1 RSS特征值提取和处理方法

3.2非视距NLOS识别方法

3.3基于NLOS识别的指纹定位方法

第4章实验验证

4.1实验设置

4.2评价标准

4.3实验结果

第5章总结与展望

5.1本文工作总结

5.2下一步工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢