基于蓝牙Mesh智能设备控制技术研究

摘要

随着互联网+时代的到来，各种智能穿戴设备与智能电器设备纷纷问世，掀起了基于智能设备的室内定位控制技术的研究热潮。本文将 BLE（Bluetooth Low Energy）4.2低功耗蓝牙技术和 Mesh自组网技术应用到室内定位系统中，实现了移动终端对智能电器设备的控制与位置信息的交互。
　　本文针对智能设备的室内定位控制技术展开研究，提出了基于蓝牙 Mesh的SVM（Support Vector Machine）算法模型，有效地实现了室内定位的精度控制与智能设备的信息状态控制。首先，介绍国内外室内定位控制系统的研究现状以及发展趋势，然后，通过分析多种不同技术的优缺点，确定了蓝牙 Mesh智能设备的室内定位控制技术的研究方案。
　　课题研究主要分为四大部分：1.蓝牙 iBeacon基站设备模块；2.iBeacon节点信号传输采集；3.定位控制技术算法模型；4.Mesh自组网与移动终端导航。首先，蓝牙 iBeacon基站模块选用 CSR1010作为核心芯片，并把 iBeacon广播信号的 RSSI值作为实验自变量。其次，以最靠近移动终端的3个 iBeacon基站节点，发出的信号作为一组最小输入单元，并通过 KNN加权均值算法，对在各坐标所采集的样本数据进行滤波。然后，采用基于 JSvmLib模型的 SVM分类器作为定位控制算法，该算法模型的核心思想为：离线采集时，指纹库中记录各坐标点的 RSSI网络状态及相对变化趋势；模型训练阶段，通过 SVM分类器训练指纹库的数据，并分类建库；当在线定位时，采集实时的 RSSI作为输入，由于空间的非瞬变性，通过反馈滤波算法将预测坐标作为输出。最后，移动交互终端作为 MP节点与 iBeacon基站组成 Mesh网络，实现软件应用层的室内地图导航、路径规划与电器设备控制。
　　最后，通过分析对比实验数据得出，该控制算法模型能有效实现室内定位，其精度在1.5米以内，控制距离大于50米。与传统的三角质心与环形质心定位算法模型相比，该控制模型精度更高，并且具有良好的稳定性与可靠性。由此证明本文的控制技术方案是有效可行的。

目录

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引言

1.绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 研究现状与发展趋势

1.3 研究内容与结构安排

2.无线智能设备的室内定位控制技术研究

2.1无线智能设备室内控制技术

2.2无线测距方法

2.3RSSI定位算法模型概述

2.4章节总结

3.无线信号传播模型

3.1电磁波特性

3.2电磁波信道模型

3.3信道模型的影响因素

3.4定位精度的指标

3.5章节总结

4.BLE软硬件模块及系统组成

4.1 BLE硬件系统模块

4.2 BLE软件模块

4.3智能设备控制系统及功能架构

4.4章节小结

5.蓝牙iBeacon与Mesh组网技术

5.1蓝牙iBeacon

5.2蓝牙Mesh自组网

5.3章节小结

6.蓝牙Mesh定位控制技术的算法模型

6.1 蓝牙Mesh-SVM算法与滤波矫正

6.2蓝牙智能控制实验

6.3 章节小结

7.1 文章总结

7.2 展望

参考文献

在学研究成果

致谢