基于蓝牙位置指纹与惯性传感器的室内定位技术研究

《基于蓝牙位置指纹与惯性传感器的室内定位技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于蓝牙位置指纹与惯性传感器的室内定位技术研究RESEARCHONINDOORLOCATIONTECHNOLOGYBASEDONBLUETOOTHFINGERPRINTANDINERTIALSENSOR赖德朴哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TN929.5学校代码：10213国际图书分类号：654.9密级：公开工程硕士学位论文基于蓝牙位置指纹与惯性传感器的室内定位技术研究硕士研究生：赖德朴导师：沙学军教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TN929.5U.D.C:654.9DissertationfortheMaster’sDegreeofEngineeringRESEARCHONINDOORLOCATIONTECHNOLOGYBASEDONBLUETOOTHFINGERPRINTANDINERTIALSENSORCandidate：LaiDepuSupervisor：Prof.ShaXuejunAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEng

3、ineeringSpecialty：ElectronicandCommunicationEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefense：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要近年来，随着移动互联网和O2O产业模式的兴起，人们对位置服务（LocationBasedService，LBS）的需求逐渐从室外转向室内

4、。然而室内环境的复杂性对室内定位提出了前所未有的挑战，尽管室内定位技术种类繁多，但目前尚未有一种高效、可靠、普适性强的定位技术。低功耗蓝牙技术的低成本、低功耗且易部署的优点使其非常利于推广和普及，成为室内定位的研究热点。惯性导航定位可以提供连续高精度的短时定位，但由于航迹累积误差不宜长时间使用。而蓝牙室内定位能够提供较好的定位精度且定位误差稳定，但其不宜进行动态导航，短时间内定位精度不如惯导。这两种定位技术的优缺点具有高度互补性，通过蓝牙和惯导的融合定位可以改善定位性能，更适合动态定位和导航。本文通过采集真实室内蓝牙R

5、SSI（ReceivedSignalStrengthIndicator）数据，简单研究了距离因素、视距因素、人为干扰这3个因素对蓝牙RSSI的影响。由于蓝牙位置指纹无须建立传播损耗模型，容易实现而且成本低，本文选取位置指纹定位方法，并采用BP神经网络作为指纹匹配方式。通过仿真实验验证了BP神经网络定位性能优于传统的K最近邻（KNearestNeighbor，KNN）和加权K最近邻（WeightedKNearestNeighbor，WKNN）算法。目前，智能终端都集成了蓝牙模块和惯性测量单元（InertialMeasur

6、ementUnit，IMU）。基于智能终端实现蓝牙和惯导的融合定位更具普适性。本文利用iPhone手机分别对步行航位推测和捷联式惯导这两种惯性导航定位技术进行了算法实现和验证。从步数计数、步长估计和步行方向三个角度来提升步行航位推测定位效果。针对步行场景，采用基于静止检测的扩展卡尔曼滤波算法来抑制积分误差的漂移以改进捷联式惯导的定位性能。综合考虑定位功耗和定位性能，本文选取步行航位推测作为惯性导航方式，实现与蓝牙位置指纹的融合定位。短时间内，采用相对可靠准确的惯性导航定位结果。长时间内，通过决策层的融合策略，周期性地纠

7、正惯性导航的误差。通过Matlab仿真实验表明，该融合定位方案充分发挥了两种定位技术的优点。不仅抑制了惯性导航误差的累积，而且大大提升了室内定位的精度和稳定性。仿真实验表明，融合方案的平均定位精度为0.62m，相比于单一的蓝牙位置指纹定位技术，定位精度提高了42.1%，定位误差小于1m的概率高达95%，可以满足大众对室内高精度的定位需求。本文所提出的基于蓝牙位置指纹与步行航位推测（PedestrianDead-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文Reckoning，PDR）融合的定位方式对于提升室内定位性能具有可

8、行性，更符合室内实时定位和动态导航的需求。关键词：室内定位；低功耗蓝牙；位置指纹；惯性导航；融合定位-II-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInrecentyears,withtheriseofthemobileInternetandO2Oindustrymodel,thedemandforlocationB