基于蓝牙和航迹推算的室内定位跟踪系统设计与实现

摘要

随着互联网时代的到来，大众对于精确导航定位的需求变得越来越旺盛。在室外可以通过全球卫星定位系统来完成米级误差的精确定位，但是在室内由于建筑物对卫星信号的遮挡，全球卫星定位系统无法在室内完成精确定位。因此，各种室内定位技术成为研究的热点。其中蓝牙定位技术和航迹推算技术由于其成本低廉、普及程度高受到了人们的追捧。但是蓝牙定位技术和航迹推算技术都有着各自的弊端。当室内环境复杂时，蓝牙定位的波动性会增大，误差也会随之增大。航迹推算技术虽不受室内环境影响、稳定性好，但是它存在无法确定初始位置的问题、且长时间定位后会存在累积误差。 针对以上问题，本文实现了一种互补滤波算法将蓝牙定位和航迹推算定位进行融合，使得蓝牙定位技术和航迹推算技术实现优势互补。基于这一目标，本文首先研究并实现了精度较高的蓝牙室内定位算法、研究并实现了精度较高的航迹推算算法，在此基础上研究并实现了蓝牙和航迹推算互补滤波融合算法。该互补滤波融合算法采用航迹推算的航向优化蓝牙指纹，利用航迹推算的相对位移缩小蓝牙定位指纹匹配时的搜索范围，使用蓝牙定位周期性校正航迹推算的累积误差，并且根据前一周期蓝牙定位和航迹推算的误差情况自适应调节蓝牙定位和航迹推算的加权权重，因此大大提升了定位的精度和速度。然后在此基础上，设计并实现完整的室内定位跟踪系统。最后，对整个室内定位跟踪系统进行完整测试。 通过搭建的室内定位跟踪系统实测发现，本文实现的融合算法达到了预期设计的指标：1．定位精度为90%的定位采样点误差小于2米，100米直线跟踪行走的累积平均误差为1.4米。2．定位更新频率为1.5Hz。其研究成果对于应用组合定位技术的系统有一定的工程价值。

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