基于iBeacon的室內(nèi)位置指紋定位技術(shù)是目前研究最深入的技術(shù),主要分為離線采樣和在線定位兩個部分,室內(nèi)環(huán)境下iBeacon的傳播不同于自由空間,由于人為的走動,墻體的遮擋會造成iBeacon路徑損耗模型變化,離線階段和在線階段RSSI的波動對定位精度都有很大的影響,本文針對這種情況,研究如何得到穩(wěn)定的RSSI,并且能較好的適應(yīng)環(huán)境的變化以提高室內(nèi)定位的精度。主要內(nèi)容如下:首先研究了iBeacon的基本原理和傳播模型,得到了iBeacon自由空間的傳播損耗公式,根據(jù)公示研究了相應(yīng)了基于距離的室內(nèi)定位方法,綜述各種方法的優(yōu)缺點(diǎn),解釋為什么選擇了基于RSSI接收強(qiáng)度的算法。然后簡單介紹了兩種基于RSSI接收強(qiáng)度的算法,重點(diǎn)研究了位置指紋算法。改進(jìn)了位置指紋的匹配算法中常見的KNN算法,提出了更為全面的AWKNN算法,通過搭建實驗平臺,根據(jù)仿真數(shù)據(jù)的對比,得到AWKNN算法的定位誤差下降了55%。接下來研究了位置指紋中離線建立指紋庫的方法。考慮無線信號傳播會收到干擾,并且根據(jù)離線采樣數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)RSSI呈現(xiàn)波動性,提出了臨界iBeacon濾波方法,自適應(yīng)高斯濾波方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,結(jié)果中RS... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

藍(lán)牙系統(tǒng)組成

第二章IBEACON室內(nèi)定位技術(shù)研究與分析7中，僅有一小部分被物體吸收，幾乎檢測不到溫度的增加；保密性強(qiáng)，藍(lán)牙無線信號和其他信號一樣很容易被截取，因此藍(lán)牙鏈路層中提供了鑒權(quán)和加密過程以保證安全，藍(lán)牙采用流密碼加密技術(shù)，此外，跳頻技術(shù)[21]保密性也使竊聽變得困難；跳頻傳輸，ISM頻段[22]是藍(lán)牙的主要工作頻段，系統(tǒng)所能達(dá)到的最大跳頻為1600跳/s，2.402GHz~2.480GHz是藍(lán)牙的工作帶寬，共有79個1MHz帶寬的頻點(diǎn)，此外藍(lán)牙通信協(xié)議采用TDD（TimeDivisionDuplexing，時分雙工），其設(shè)備采用的是GFSK調(diào)制。2.1.2藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)協(xié)議和應(yīng)用概要組成了藍(lán)牙規(guī)范。協(xié)議定義了各功能元素(如邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)、鏈路管理協(xié)議（LMP）、串口仿真協(xié)議(RFCOMM)等)的工作模式，而應(yīng)用概要則描述了在協(xié)議的各個層之間操作協(xié)議的相同機(jī)制，以實現(xiàn)特定的應(yīng)用模型。顯然，協(xié)議是一種水平架構(gòu)。圖2-2簡單畫出了藍(lán)牙的協(xié)議棧。圖2-2藍(lán)牙的協(xié)議棧上層的應(yīng)用層、中層協(xié)議層（軟件部分）和底層硬件層構(gòu)成了整個藍(lán)牙協(xié)議體系結(jié)構(gòu)。圖2-2中所示的鏈路管理層（LMP）、基帶層（BB）和射頻層（RF）屬于藍(lán)牙的硬件模塊，其主要功能在2.1.1節(jié)藍(lán)牙的組成有介紹。中層協(xié)議層包括邏輯鏈路控制和電話通信協(xié)議（TCS，TelephoneControlProtocol）、服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（SDP，ServiceDiscoveryProtocol）、適配協(xié)議（L2CAP，LogicalLinkControlAndAdaptationProtocol）和串口仿真協(xié)議（RFCOMM）。其中最基礎(chǔ)也是最核心的部分是L2CAP協(xié)議，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的封裝、重組，射頻發(fā)送質(zhì)量的控制等。SDP主要是讓終端發(fā)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備以及藍(lán)牙特征信息封裝的協(xié)議。TCS為藍(lán)牙設(shè)備之間的實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和交互，同時提供了數(shù)據(jù)控制信令。

第二章IBEACON室內(nèi)定位技術(shù)研究與分析9身的相互疊加通也可能導(dǎo)致多徑損耗。同時，隨著終端和iBeacon之間距離(即T-R距離)的增加，RSSI也將下降�，F(xiàn)在主要的研究致力于傳播模型的研究，尤其是在于對某一區(qū)域內(nèi)接收功率的變化幅度和平均強(qiáng)度，從而抽象出數(shù)學(xué)模型。主要分為兩大類，一是研究大范圍內(nèi)（上百米）的傳播模型，這種稱為大規(guī)模傳播模型。而是研究小范圍內(nèi)的傳播模型，小范圍一般是指距離上（米級）或者短時間內(nèi)（秒級）的信號強(qiáng)度變化和信號強(qiáng)度均值，一般稱為小規(guī)模傳播模型這種模型主要會受到小尺度衰落的影響。當(dāng)終端的移動距離非常小時，也有可能使得接收場強(qiáng)的劇烈波動，也就是小尺度衰落，主要原因是接收到的信號是來自不同方向的信號的組合。因為信號服從瑞利衰落分布，所以信號相位是隨機(jī)的，尤其是在波形疊加的部分，信號的變化度變大。在小規(guī)模傳播模型中，當(dāng)藍(lán)牙的波長和終端的移動距離相當(dāng)時，其接收場強(qiáng)變化幅度最大，最高可達(dá)到40dB。圖2-3[23]表示了一個室內(nèi)無線通信系統(tǒng)的小尺度衰落和慢速大尺度變化情況。圖中說明，隨著接收機(jī)的移動，信號衰落得很快，但是隨距離的變化很慢�？紤]到藍(lán)牙技術(shù)使用背景，接下來主要研究小尺度衰落模型在移動無線環(huán)境下測量多徑傳播以及構(gòu)造模型的方法。圖2-3小尺度和大尺度衰落2.2.2iBeacon自由空間傳播模型利用自由空間傳播模型預(yù)測終端和iBeacon之間的視距路徑完全暢通時接收端信號的場強(qiáng)。無線微波視距鏈路[24]和衛(wèi)星通信系統(tǒng)都是自由空間最經(jīng)典的傳播模型。與大多數(shù)大型無線電波傳播模型相似，自由空間模型預(yù)測iBeacon的衰減是

【參考文獻(xiàn)】：
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