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基于iBeacon的蓝牙室内定位算法研究

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周晓晨

摘要：现代社会中，GPS定位被应用广泛，已经融入生活。但是GPS定位系统主要为室外定位提供服务，若是在室内的话，它的定位精确度将成为它的劣势。这里我们报告了一个提高准确性的策略——一种基于iBeacon基站的蓝牙4.0室内定位技术。该技术能够在室内精确定位，以弥补GPS室内定位的不足性。并且通过改良版三环定位算法以及根据特定室内场景编写补偿算法，能够实现定位的准确性，并且一颗纽扣电池可以蓝牙基站维持使用数年，真正达到低功耗。

关键词：iBeacon;蓝牙4.0;三环定位算法;补偿算法;低功耗

：TN925????：A

：1009-3044（2019）25-0258-02

Abstract：Inmodernsociety，GPSpositioningiswidelyusedandhasbeenintegratedintolife.ButGPSpositioningsystemmainlyprovidesservicesforoutdoorpositioning，ifindoor，itspositioningaccuracywillbecomeitsdisadvantage.Herewereportastrategytoimproveaccuracy-aBluetooth4.0indoorpositioningtechnologybasedoniBeaconbasestation.ThistechnologycanaccuratelylocateindoorstomakeupforthedeficiencyofGPSindoorpositioning.Andthroughtheimprovedversionofthree-looplocationalgorithmandcompensationalgorithmbasedonspecificindoorscenes，theaccuracyoflocationcanbeachieved，andabuttonbatterycanmaintainBluetoothbasestationforseveralyears，andreallyachievelowpowerconsumption.

Keywords：iBeacon;Bluetooth4.0;three-looplocationalgorithm;compensationalgorithm;lowpowerconsumption

1引言

近幾年，随着手机的使用越来越普及，物联网应用的低功耗协议有了更多的选择，让产品连接手机成了可能，当前技术下的室内定位技术有很多种，包括Wi-Fi定位、ZigBee定位，蓝牙低功耗技术具有精度高、低功耗、易集成的优点，因此成为物联网领域室内定位“最后一米”的普适解决方案。

2蓝牙定位算法设计

整个蓝牙定位研究的核心就是其算法的设计与改进，算法设计的好坏直接影响到定位的精度，目前国内外已设计出有很多蓝牙室内定位算法，如本算法使用到的基于RSSI的三环定位算法，已知三个点的坐标和未知点到这三个点的RSSI的信号值，求解未知点的坐标。?通过RSSI值和室内电磁波传播损耗模型计算出两蓝牙设备间的距离。该方法简单易行，但缺点是蓝牙信号RSSI值受环境的影响比较大，有波动。因此，本项目在建立模型之前首先研究了影响RSSI值的环境因素，包括空气湿度、蓝牙节点发射功率、其他电磁波的干扰等，然后分析了电磁波的传输机理，最后建立最符合实际场景的室内蓝牙信号传播损耗模型。

2.1算法①

首先将移动终端获取的MAC地址以及RSSI数据放入数组中。将MAC地址发送至服务器与所有已录入数据库的蓝牙基站MAC地址数据进行比对，删去不存在数据库中的地址数据（非定制蓝牙终端信号），将数据发送到移动终端上，移动终端将数据按RSSI值从大到小使用直接插入排序算法进行排序，选出数值最大的三个数据。以MAC1为圆心，以MAC1的距离为半径画极坐标轴下的圆，将其他两个MAC地址以相同方式画圆，此时根据已知蓝牙终端求移动终端具体位置。

移动终端与服务器数据库通讯后获取MAC1、MAC2、MAC3在极坐标轴中的极坐标点以及信号强度，将信号强度转换成距离后便可知三个蓝牙基站的坐标以及半径。假设MAC1、MAC2、MAC3的坐标分别为（ρ1，θ1，r1）、（ρ2，θ2，r2）、（ρ3，θ3，r3）（与坐标原点距离长度ρ