隨著城市化進(jìn)程不斷加快,大型建筑數(shù)量日益增多,且空間結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。一旦發(fā)生火災(zāi),其救援難度和危險(xiǎn)性越來(lái)越大。因此,如何建立一個(gè)高效、穩(wěn)定的室內(nèi)消防定位系統(tǒng)變得尤為重要。傳統(tǒng)的室內(nèi)消防定位系統(tǒng)主要依賴于單兵消防定位設(shè)備,效率低、成本高、便攜性差,無(wú)法得到大規(guī)模應(yīng)用。所以,本文從室內(nèi)消防定位實(shí)際需求出發(fā),提出了一套基于藍(lán)牙的室內(nèi)消防定位系統(tǒng),并從定位節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和定位算法設(shè)計(jì)兩方面進(jìn)行研究,構(gòu)建了一個(gè)高效、穩(wěn)定的室內(nèi)消防定位系統(tǒng)。本文主要工作內(nèi)容如下:（1）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì):研究室內(nèi)定位領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)成果,分析室內(nèi)消防定位系統(tǒng)需求,并根據(jù)相關(guān)室內(nèi)消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),提出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架。（2）系統(tǒng)定位節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì):定位節(jié)點(diǎn)采用單節(jié)點(diǎn)雙端設(shè)計(jì)方案,主要包括射頻模塊、電源模塊、下載調(diào)試模塊等,在Altium Designer軟件中完成節(jié)點(diǎn)電路原理圖及PCB設(shè)計(jì),并制作定位節(jié)點(diǎn)實(shí)物進(jìn)行測(cè)試。（3）系統(tǒng)定位算法設(shè)計(jì):分析和對(duì)比目前典型的室內(nèi)定位算法,并結(jié)合本文室內(nèi)消防定位背景,在傳統(tǒng)室內(nèi)定位算法基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)的四邊定位算法。通過(guò)對(duì)移動(dòng)終端接收的節(jié)點(diǎn)RSSI數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)距及定位計(jì)算,確定目標(biāo)所在位置。（4）系統(tǒng)定位測(cè)試... 

【文章來(lái)源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

系統(tǒng)研究技術(shù)路線圖

方面，目前的室內(nèi)定位系統(tǒng)大多針對(duì)大型室內(nèi)環(huán)境定位，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)均使用單節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，且均部署在室內(nèi)房間等位置，在樓道等逃生通道沒(méi)有系統(tǒng)性的定位節(jié)點(diǎn)部署，因此達(dá)不到消防室內(nèi)定位的效果和要求。所以本論文設(shè)計(jì)了一套基于藍(lán)牙的室內(nèi)消防定位系統(tǒng)，有效的解決了單兵設(shè)備成本高、實(shí)用性低以及傳統(tǒng)室內(nèi)定位系統(tǒng)在消防運(yùn)用上的不足等問(wèn)題。藍(lán)牙室內(nèi)消防定位系統(tǒng)根本目的是讓消防救援人員能夠?qū)崟r(shí)掌握救援現(xiàn)場(chǎng)情況及自身位置信息，提高救援效率，同時(shí)保障自身的生命安全。針對(duì)室內(nèi)消防定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，將系統(tǒng)分為三部分，如下圖2.1所示。系統(tǒng)包含藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)、定位算法改進(jìn)以及定位算法測(cè)試與優(yōu)化。（1）藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)模塊設(shè)計(jì)。利用藍(lán)牙技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合室內(nèi)消防定位特殊環(huán)境背景，采用單節(jié)點(diǎn)雙端的藍(lán)牙定位節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。在一個(gè)藍(lán)牙定位節(jié)點(diǎn)上設(shè)計(jì)兩個(gè)反向獨(dú)立的藍(lán)牙射頻信號(hào)發(fā)射端，使得移動(dòng)終端能夠同時(shí)接收到一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的兩個(gè)不同方向的藍(lán)牙信號(hào)，從而在簡(jiǎn)化系統(tǒng)布局的同時(shí)也提高了系統(tǒng)定位精度以及系統(tǒng)穩(wěn)定性。（2）定位算法改進(jìn)。對(duì)傳統(tǒng)室內(nèi)定位算法進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)消防定位特殊環(huán)境背景，并結(jié)合系統(tǒng)硬件單節(jié)點(diǎn)雙端的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)定位算法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使得定位算法滿足室內(nèi)消防定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。（3）定位算法優(yōu)化與測(cè)試。根據(jù)室內(nèi)消防系統(tǒng)需求，合理部署藍(lán)牙定位節(jié)點(diǎn)，組建藍(lán)牙室內(nèi)消防定位網(wǎng)絡(luò)，并利用改進(jìn)的室內(nèi)定位算法進(jìn)行室內(nèi)定位測(cè)試，經(jīng)過(guò)不斷的測(cè)試和優(yōu)化使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。圖2.1消防定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由圖2.1可知，系統(tǒng)工作流程為：首先，在測(cè)試地點(diǎn)合理部署藍(lán)牙定位節(jié)點(diǎn)，

所有藍(lán)牙應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)都需要遵循該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，使藍(lán)牙應(yīng)用產(chǎn)品達(dá)到該協(xié)議的要求。目前低功耗藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用主要分為兩種，一種是基于連接，另一種是基于非連接�；谶B接是通過(guò)建立GATT(GenericAttributeProfile)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)，主要分為兩方，其中發(fā)起連接的中心設(shè)備稱為Central，被連接的外設(shè)設(shè)備稱為Peripheral；而基于非連接是外設(shè)和周邊設(shè)備不發(fā)生連接，外設(shè)依賴周邊設(shè)備發(fā)出的BLE（BluetoothLowEnergy)廣播,也叫做Beacon，同樣分為兩方，發(fā)送廣播的廣播者稱為Broadcaster，監(jiān)聽(tīng)廣播的監(jiān)聽(tīng)者稱為Observer。在如圖2.2所示的基于非連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，廣播者主要負(fù)責(zé)定時(shí)向外發(fā)射廣播信號(hào)，監(jiān)聽(tīng)者主要負(fù)責(zé)不斷掃描環(huán)境中的廣播信號(hào)并接收，從而形成單向的星型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中可以同時(shí)有多個(gè)外設(shè)，也可以同時(shí)有多個(gè)監(jiān)聽(tīng)者。根據(jù)藍(lán)牙協(xié)議可知，廣播信號(hào)發(fā)射只在37、38、39三個(gè)頻道進(jìn)行，因此監(jiān)聽(tīng)者只能在同一時(shí)刻跳到同一頻道，才能接收到廣播信號(hào)。在一個(gè)非連接網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，廣播者在被外界監(jiān)聽(tīng)者喚醒后，對(duì)外不斷發(fā)射廣播信息，與此同時(shí)監(jiān)聽(tīng)者在三個(gè)頻道不斷掃描廣播信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信息的接收。系統(tǒng)在沒(méi)有監(jiān)聽(tīng)者時(shí)，即外設(shè)節(jié)點(diǎn)在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有接收到外界監(jiān)聽(tīng)者的喚醒信號(hào)時(shí)，廣播者就開(kāi)啟休眠模式，從而減少系統(tǒng)電量消耗，提高系統(tǒng)整體續(xù)航時(shí)間，實(shí)現(xiàn)低功耗。圖2.2基于非連接結(jié)構(gòu)圖如圖2.3為基于連接網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。主要由一個(gè)中心設(shè)備和多個(gè)外設(shè)設(shè)備組成。在該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，中心設(shè)備通過(guò)與外設(shè)設(shè)備進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)雙向通訊，并且一

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于低功耗藍(lán)牙信標(biāo)的室內(nèi)定位方法研究[J]. 劉振遠(yuǎn),侯明祥,方維維,李陽(yáng)陽(yáng),路紅英.  中國(guó)電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2018(05)
[2]基于RSSI的室內(nèi)定位技術(shù)綜述[J]. 張寶山,童紫原,唐守鋒,童敏明,徐朝亮.  計(jì)算機(jī)時(shí)代. 2018(07)
[3]基于低功耗藍(lán)牙的室內(nèi)定位技術(shù)研究[J]. 盧燕,栗勇軍.  測(cè)控技術(shù). 2018(04)
[4]基于Wi-Fi的室內(nèi)定位技術(shù)研究[J]. 劉鍵.  信息通信. 2018(02)
[5]室內(nèi)低功耗藍(lán)牙定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 祁亞楠,陳昕,付堯,劉楷杰.  通訊世界. 2018(01)
[6]一種基于藍(lán)牙技術(shù)的室內(nèi)強(qiáng)險(xiǎn)救生定位系統(tǒng)（英文）[J]. 楊張利.  機(jī)床與液壓. 2017(24)
[7]基于ZigBee的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 劉毅,李瑞祥,施偉斌,吉彩云.  數(shù)據(jù)通信. 2017(05)
[8]基于智能手機(jī)的室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)[J]. 陳銳志,陳亮.  測(cè)繪學(xué)報(bào). 2017(10)
[9]基于藍(lán)牙技術(shù)的室內(nèi)二階段定位算法研究[J]. 張蓮,劉增里,李云昊,陳玲.  電子世界. 2017(18)
[10]增強(qiáng)型藍(lán)牙技術(shù)在消防室內(nèi)位置信息業(yè)務(wù)的應(yīng)用[J]. 盛建國(guó).  信息通信. 2017(01)

碩士論文
[1]基于位置指紋的WIFI室內(nèi)定位研究[D]. 王亞濤.南京郵電大學(xué) 2018
[2]基于WIFI室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究[D]. 謝澤亮.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于慣性導(dǎo)航技術(shù)的消防救援定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張仲.哈爾濱理工大學(xué) 2018
[4]藍(lán)牙室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 許春璐.杭州電子科技大學(xué) 2018
[5]基于藍(lán)牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王謙.東華大學(xué) 2017
[6]基于RSSI的隧道人員定位系統(tǒng)研究[D]. 梁鵬.長(zhǎng)安大學(xué) 2017
[7]基于粒子群優(yōu)化的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的研究[D]. 張傳.吉林大學(xué) 2017
[8]基于BLE室內(nèi)定位關(guān)鍵技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)[D]. 陶佳峰.昆明理工大學(xué) 2017
[9]基于藍(lán)牙低功耗的室內(nèi)定位算法改進(jìn)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)研究[D]. 胡思健.華南理工大學(xué) 2017
[10]建筑物內(nèi)部火災(zāi)應(yīng)急導(dǎo)航定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D]. 吳晨霞.蘇州大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3525206