蓝牙室内定位技术发展现状

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1、《基于蓝牙传感网络的室内定位研究及在行为识别中的应用_江德祥》2.1无线定位技术概述利用无线技术实现定位已成为定位研究领域的发展趋势。每种无线技术都有各自的优缺点和适用局限性，需要根据具体的应用场景，考虑系统成本、定位精度、实时性要求、技术实现难度和算法复杂性等因素。下面主要从应用场景上来介绍研究较为集中的几种无线定位技术，其中室外定位主要使用GPS和GSM无线技术，而室内主要利用各种无线传感器，包括红外、超声波、蓝牙、Wi-Fi、ZigBee和RFID等。基于红外的定位系统一般只能实现“房间级”的定位精度，而基于超声波的定位系统能实现“厘米级”的高精度定位，但是这

2、两种定位系统需要特定的硬件设备，价格昂贵。这两种信号的穿透能力差，受墙壁和障碍物遮挡影响较大，并且信号的覆盖范围过小，不适合室内的大范围定位。基于RFID的定位技术是基于参考点的思想，在定位区域布置大量的RFID节点，再进行匹配查找，这样实现大范围和高精度的室内定位就取决于RFID参考点的布置密度。基于ZigBee的定位取决于802.15.4无线技术的特点，其缺点是短距离和高延时，对利用信号强度RSSI来进行位置估计的应用存在一定局限。室内定位研究最集中的是基于Wi-Fi的定位技术，由于无线局域网已在城市各个角落大面积覆盖，完全可以利用现有的无线设备来实现室内定位，

3、降低成本和提高定位精度。基于Wi-Fi的无线信号在室内可以达到100-200米的覆盖范围，能满足大范围的室内定位需求，其主要原理是利用无线接入点（AccessPoint，AP）的信号强度RSS值，定位设备通过与AP之间的信号测量关系来估计可能的坐标位置。2.2.1基于范围检测的定位方法蓝牙定位研究中最先引入了范围检测的思想(文中也称为Cell-ID思想)，原因是蓝牙无线信号具有有限的短距离范围特性。一类蓝牙设备的信号覆盖范围是100m，2类蓝牙设备是10m，3类是4m。基于这种范围特性，当用户携带设备进入到信号覆盖范围之内时，就能感知用户的位置，达到对应Range范

4、围的精度。因此在早期的蓝牙定位研究中，大部分工作都是基于Cell-ID的应用原理。2003年AnastasiG等人[26]提出使用蓝牙技术来实现一种定位框架和服务。基于Cell-ID的方法实现了一个BIPS蓝牙定位系统。BIPS系统是在一个建筑物内布置蓝牙接入点，使用以太网将各个接入点连接到定位服务器上，移动用户在他的手持终端上就可以看到到达同一建筑物内其他移动用户位置时他必须行进的路线。蓝牙接入点的任务是发现并登记进入它覆盖区域的用户，其位置信息注册在服务器上。BIPS可以追踪移动用户在一个建筑物内的走动和站立，实现“房间级”的定位精度。实验分析了蓝牙查询周期的影

5、响，同时考虑一个移动用户在蓝牙接入点覆盖范围内的接入时间，比如查询周期为3.84s时，发现设备的概率在95%以上，在20米的覆盖范围内以1.3m/s的速度移动则接入时间为15.4s，剩下11.56秒可提供服务。文献[27]中同样利用Cell-ID的思路，提出将蓝牙与3G网络结合，组成一个定位服务网络。文中指出GPS不适合室内定位，其他几种技术(2G的Cell-ID，TOA方法)的定位精度过低，为了提高定位精度，可结合蓝牙技术实现10米的定位精度。RaffaeleBruno等人[28]考虑位置感知的需求以及已有的一些定位和追踪系统设备成本太高的问题，提出一种基于蓝牙的

6、定位和追踪系统，实现低成本定位方案。该系统同样利用Cell-ID的方法，进入覆盖点的蓝牙设备与蓝牙接入点建立连接，重点分析了蓝牙的发现和连接建立过程，以及此过程的时间消耗和延迟。Chawathe.S.S等人[29]描述了一种新的方法来决定移动终端的位置，使用基于Cell-ID的方法来确定蓝牙锚节点（beacon）交集覆盖区域的位置。根据蓝牙Range的特点，在室内环境下覆盖的区域是不规则的，利用最大分离子超图的方法来确定锚节点的布置位置。主要利用蓝牙的短距离接收范围优点，以及蓝牙设备低成本和易布置的优势。该方法的另一个优点是让移动设备来决定它自己的位置，而蓝牙锚节点

7、和其他用户都是匿名不确定的。根据以上的研究工作，基于范围检测的定位方法只能实现“房间级”的定位精度，对于构建大范围的定位追踪服务网络是一种可取的方案，但是对于室内的高精度定位需求基于范围检测的方法只能达到“房间级”的定位精度，不能够满足要求。蓝牙定位研究中开始探索利用蓝牙信号强度RSSI来提高定位精度，根据信号传播的空间关系来确定设备的坐标位置。2.2.2基于信号强度的定位方法蓝牙技术中提供了基于连接的RSSI和基于查询的RSSI两个可供定位技术实现的参数。在早期的蓝牙规范中只提供基于连接的RSSI，这就意味着定位接入点设备和用户蓝牙设备必须在定位阶段一直建立连