本文關(guān)鍵詞：基于BLE的3D室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究有著多年的歷史,國內(nèi)外已經(jīng)開展了多項(xiàng)使用紅外、射頻、超聲、Wi Fi等無線短程通信方式進(jìn)行室內(nèi)定位方法的研究,并部署了一些室內(nèi)定位系統(tǒng)。但是,高造價(jià)、高功耗以及對(duì)環(huán)境和專用設(shè)備的要求,使得這些系統(tǒng)無法大規(guī)模的推廣使用。近幾年,藍(lán)牙4.0技術(shù)在傳輸距離、功耗等指標(biāo)方面取得較大進(jìn)展,尤其是集成藍(lán)牙4.0模塊智能手機(jī)的大規(guī)模推廣,為室內(nèi)定位的研究提供了新的契機(jī)�；诖�,本文研究了基于藍(lán)牙4.0技術(shù)與智能手機(jī)的室內(nèi)定位系統(tǒng),對(duì)其中的定位方法軟硬件與3D地圖進(jìn)行了研究與開發(fā),論文主要工作如下:(1)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于BLE的位置指紋室內(nèi)定位系統(tǒng)。系統(tǒng)利用智能手機(jī)與iBeacon基站協(xié)同完成數(shù)據(jù)采集和處理的過程,位置指紋識(shí)別采用K近鄰算法匹配計(jì)算位置相似度。同時(shí)考慮智能手機(jī)的計(jì)算壓力,本系統(tǒng)將計(jì)算量大的工作交給服務(wù)器來處理,智能手機(jī)只負(fù)責(zé)信息采集與結(jié)果展示,有效的降低了系統(tǒng)的維護(hù)成本,提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度。(2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于iBeacon技術(shù)的定位基站軟硬件。基站的硬件以TICC2540芯片為核心,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了完整的基站硬件,并在其中使用了PCB倒F天線和巴倫匹配電路來維持天線的輻射效率,使其發(fā)射功率更加穩(wěn)定。軟件方面在CC2540協(xié)議棧的基礎(chǔ)上,自定義了通用唯一標(biāo)識(shí)符,改進(jìn)其數(shù)據(jù)響應(yīng)結(jié)構(gòu),使基站符合iBeacon標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)一步降低功耗并便于后期的維護(hù)升級(jí)。(3)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了智能手機(jī)端三維地圖的展示與交互。為改變傳統(tǒng)二維地圖顯示不直觀的問題,采用VTK與智能手機(jī)融合的技術(shù),進(jìn)行三維地圖建模和顯示,用戶可以流暢的與地圖進(jìn)行交互,較好的改善了用戶體驗(yàn)。本系統(tǒng)使用上述技術(shù)能在實(shí)際應(yīng)用中比較準(zhǔn)確的進(jìn)行定位,通過對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部進(jìn)行基站部署與測試,在該條件下,基站的1米處的發(fā)射功率基本穩(wěn)定在-59dBm左右,定位精度在1.5米左右,可以滿足基本的室內(nèi)定位要求。
【關(guān)鍵詞】：室內(nèi)定位 藍(lán)牙低功耗 可視化工具 安卓
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景、目的和意義10-11
• 1.2 室內(nèi)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文的主要研究內(nèi)容13
• 1.4 論文的組織架構(gòu)13-15
• 第二章 BLE室內(nèi) 3D定位系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)15-19
• 2.1 BLE室內(nèi)定位總體設(shè)計(jì)15-16
• 2.2 BLE室內(nèi)定位的軟件系統(tǒng)組成與工作流程分析16-17
• 2.2.1 Android數(shù)據(jù)采集16
• 2.2.2 Android的 3D地圖繪制交互16-17
• 2.2.3 iBeacon基站17
• 2.2.4 服務(wù)器交互17
• 2.3 BLE室內(nèi)定位的硬件的組成與分析17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第三章 BLE室內(nèi)定位基本原理和實(shí)現(xiàn)19-40
• 3.1 BLE室內(nèi)定位的基本原理19-20
• 3.2 位置指紋方法的原理20-21
• 3.2.1 離線指紋采集階段20
• 3.2.2 在線定位階段20-21
• 3.3 Android開發(fā)平臺(tái)及技術(shù)簡介21-26
• 3.3.1 Android系統(tǒng)架構(gòu)22-23
• 3.3.2 Android開發(fā)環(huán)境的搭建23-26
• 3.4 位置指紋定位在Android上的實(shí)現(xiàn)26-33
• 3.4.1 離線指紋采集階段的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)27-32
• 3.4.2 在線定位階段32-33
• 3.5 指紋服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 iBeacon基站的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)40-51
• 4.1 CC2540簡介40-41
• 4.2 iBeacon硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-44
• 4.2.1 CC2540電路設(shè)計(jì)41
• 4.2.2 倒F天線設(shè)計(jì)41-42
• 4.2.3 電源電路設(shè)計(jì)42
• 4.2.4 晶振電路設(shè)計(jì)42
• 4.2.5 天線與巴倫匹配電路的設(shè)計(jì)42-43
• 4.2.6 下載調(diào)試電路的設(shè)計(jì)43
• 4.2.7 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)43-44
• 4.3 iBeacon軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)44-50
• 4.3.1 藍(lán)牙 4.0 協(xié)議棧簡介44-46
• 4.3.2 OSAL簡介46-47
• 4.3.3 HAL簡介47
• 4.3.4 iBeacon技術(shù)簡介47-49
• 4.3.5 iBeacon基站的軟件實(shí)現(xiàn)49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第五章 室內(nèi) 3D地圖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51-64
• 5.1 VTK簡介52-55
• 5.1.1 VTK的層次架構(gòu)52-53
• 5.1.2 VTK的可視化流程53-55
• 5.2 Android NDK簡介55-56
• 5.2.1 JNI處理機(jī)制55
• 5.2.2 Android NDK55-56
• 5.3 室內(nèi) 3D地圖的繪制56-59
• 5.3.13DMAX簡介56-57
• 5.3.2 STL簡介57-58
• 5.3.3 室內(nèi)地圖的繪制58-59
• 5.4 VTK在Android上的應(yīng)用59-63
• 5.4.1 OpenGL ES簡介59
• 5.4.2 室內(nèi) 3D地圖的顯示59-60
• 5.4.3 Android與VTK的交互60-62
• 5.4.4 Service與OpenGL ES的信息傳遞62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第六章 系統(tǒng)測試64-68
• 6.1 硬件測試64-66
• 6.1.1 iBeacon基站可用性測試64
• 6.1.2 基站射頻規(guī)律曲線測試64-65
• 6.1.3 基站射頻穩(wěn)定性測試65-66
• 6.2 軟件測試66-67
• 6.3 本章小結(jié)67-68
• 第七章 總結(jié)與展望68-70
• 7.1 總結(jié)68
• 7.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：326482