文档介绍：基于低功耗蓝牙的室内定位系统
摘要:室内定位是定位技术不可分割的一部分。选取Estimote Beacon作为低功耗蓝牙信标节点,实现通用唯一标识码进行周期性发送。Android Studio为集成开发环境,结合Android应用程序,通过对接收的多个Estimote Beacon蓝牙信号进行三角定位运算,确定Android设备的位置,并将结果显示给用户,实现复杂室内环境的精确定位。
关键词:室内定位;蓝牙;Estimote Beacon;Android
中图分类号:TP39;TN961 文献标识码:A 文章编号:2095-130210-00-03
0 引言
随着人们对基于位置服务的需求与日俱增,定位导航的应用需求已不仅仅满足于室外,室内定位正逐渐成为基于位置服务的研究热点[1]。我国目前通过移动互联网进行位置服务请求日均已经超过100亿次[2]。
在室外空旷环境下,用户完全能够通过全球定位系统获得较精确的定位,因此市场价值和前景巨大[3]。但是受制于GPS的局限性,所以不能在室内进行精确定位。目前无线室内定位技术已得到很多技术支持,应用较为广泛的有超声波定位技术[4]、超带宽定位技术、红外线定位技术、WiFi定位技术和蓝牙定位技术等[5,6]。在低功耗蓝牙和移动终端不断发展和成熟的前提下,基于低功耗蓝牙的室内定位更成为研究热点。信标节点Estimote的推出,使得室内定位的开发变得更加简单。本文采用Estimote作为信标节点,在Android设备上采集相应的通用唯一标识码和接收信号强度指示信息,在Android平台上实现用户定位。
1 系统整体设计
系统硬件部分主要由多个Estimote蓝牙信标节点和Android手机构成。其中,iBeacon根据实际场景需要布设在室内,周期性地发布iBeacon广播数据包。在具备蓝牙LE模块的Android终端设备上运行设计的室内定位应用程序,持有该设备的用户可利用该应用程序进行定位。系统组成如图1所示。
根据系统设计的功能,将室内定位系统拟分为信标节点部署、客户端数据采集、离散位置估计、目标位置估计和客户端UI显示模块等几部分。
蓝牙信标节点Estimote
蓝牙信标节点Estimote硬件系统的内部框架如图2所示。Estimote拥有强大的ARM处理器,内部由低功耗蓝牙芯片、温度传感器、加速度计、天线、纽扣电池等组成。其中最核心的部分是nRF51822,它是来自Nordic的低功耗蓝牙SoC芯片。nRF51822相较于其他低功耗蓝牙而言,拥有极高的灵敏度和优越的低功耗性能,是可用于BLE、 GHz无线应用且具有高性能、高灵活度特点的低功耗蓝牙SoC芯片。
Android手机终端
Android是一种基于Linux的开放源代码的操作系统,主要用于移动设备。XX年,基于Android平台的手机已占全球手机市场份额80%以上[7]。Android手机作为目前普遍使用的手机,在本设计中的应用主要包括两个方面,即在客户端进行信息采集的过程中使用;将手机作为定位显示终端。
Android手机作为定位显示终端
根据定位算法,将计算获得的定位目标的绝对坐标以特殊标识显示在客户端的室内二维导航地图上。
信息采集
客户端的信息采集包含两方面,一方面为蓝牙信标节点