蓝牙室内定位开题报告

蓝牙室内定位开题报告 杭州电子科技大学 毕业(论文)开题报告 题 目 基于BLE4.0的室内定位技术 学 院 计算机学院 专 业 网络工程 姓 名 吴唯 班 级 11052413 学 号 11054326 指导教师 楼斌 一、技术背景和国内外研究动态 无线定位是物联网中的一项重要技术，基于位置的服务拥有着非常可观的应用前景。随着手机和智能终端的普及，人们对于室内定位的需求也越来越大。商场，景区，博物馆，图书馆等公共场合需要精确的室内定位来实现基于室内位置服务ILBS(IndoorLocation-Based-Services)的相关功能，以便为用户自动提供其所在位置，周边信息，消息推送，路线导航等。若要实现室内定位，WI-FI也是个不错的选择，但WI-FI较为耗电，手机电力吃紧下也是很合适;3g/4g的基地台太远，误差较大，难以精确定位，若作为室内的卖架、展品导览侦测，无法给予更精准的资讯;而GPS虽然功能强大到被各行各业使用，而且定位精确，但是这只是限于在室外环境。一旦到了室内，信号衰减的太快，室内效果往往很差。在不替手机加装新读取，感应装置下，又能实现精确定位，省点定位，一般多指向Bluetooth，特别是Bluetooth4.0后的BLE技术。 蓝牙技术联盟( Bluttooth SIG2010)年正式采纳蓝牙4.0核心(Bluetooth Core Specifiation Version 4.0)。蓝牙4.0是集“低功耗”、“长距离”、以及“高速启动”的三位一体的蓝牙技术。使用蓝牙4.0的信标点(AccessPoint，AP)只需要一颗纽扣电池就可以工作一年之久，并拥有超低功耗、70m左右的信号范围、毫秒级低延迟、AES-128加密等诸多特性。而且，近几年几乎全部的智能手机及平板电脑都搭载了蓝牙4.0的硬件模块。IOS，Android，Windows Phone 等主流移动操作系统也都支持蓝牙4.0技术。这些都确保蓝牙4.0技术实现室内定位的可行性与实用性。可以想见。将来一个商业单位内可能部署一家公司的或多家公司的多个iBeacon基站。是否会产生类似wifi热点互相影响的情况。理论上可以肯定这些基 站是会互相干扰的，但是因为蓝牙信多信道广播(3个广播信道)，并且实际使用中Beacon传输周期占空比小(0.04或更小)等原因，所以干扰也不会很 严重。实际使用场景中蓝牙信号会迅速衰减，所以问题会很小。苹果对于iBeacon的支持很有力。Android4.3以后也增加了支持，市面上也有很多开源的SDK可以直接用。原先流行于Android平台的NFC由于作用距离短等原因基本上没有流行起来。看起来iBeacon有取而代之的趋势。 室内定位系统最早源于1992年英国剑桥大学幵发的Active Badge系统。它是利用红外线传感技术来进行定位,由于红外线容易受光线的干扰,所以该系统也主要用于室内的定位。2013年百度世界大会上,百度成立不久的LBS事业部所展示的一套基于Wifi定位以及惯性导航的定位产品,但是这一产品并没有正式商用,仍在百度内部研发中。同年，同年苹果在WWDC(苹果电脑全球研发者大会)上推出一项基于蓝牙4.0的精准定位技术，当你的手持设备靠近一个beacon基站时，设备就能够感应到beacon信号，范围可以从几毫米到50米。iBeacons相对于原来的蓝牙技术有不需要配对，准确了距离，功耗更低等优点。 任意一个蓝牙设备一旦搜寻到另一个蓝牙设备，马上就可以建立连接，而无需用户进行任何设置，在无线电环境非常嘈杂的情况下，其优势更加明显。室内对蓝牙手机进行定位的物联网应用平台具有方便已用、成本较低、易于拓展等有点。在过去较长的时间内由于传统蓝牙功耗较高的原因一度使得基于WLAN的定位方式成为室内定位的研究热点。现在随着蓝牙4.0的推出,低功耗技术被融入了蓝牙4.0中,同时增强了蓝牙信号的稳定性以及覆盖范围,使 得基于低功耗蓝牙的定位方式相比于WLAN具有了更多的优势。蓝牙室内定位技术从实验室走向市场的实际愈加成熟，其应用平台也愈加广阔。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题: 2.1研究的基本内容 Android手机与BLE终端的通信，而最常见的BLE终端应该是苹果公司所提倡的iBeacon基站。比如一台有BLE4.0配置的并且android4.3以上的手机，装上ibeacon相关应用后，靠近三个蓝牙基站的搜索范围内，手机可以通过选择其中近一点基站发出的信息提示得到自己所在的位置。我们可以通过下面的图大致了解三点一面定位的情形。 2.2拟解决的主要问题 2.2.1 iBeacon技术基于BLE,它的特点是通过广播对外发送消息，手机不需要连上iBeacon基站也能获取它的消息。在ios里面使用ibeacon要经过passbook注册iBeacon的UUID和对应的文字简介，而在Android上则无此类似passbokk这种系统级的后台蓝牙搜索服务，这类服务需要开发者自己搞定。 2.2.2 布设的基站信号点越多，就越容易出现重复覆盖的情况，很可能在一个位置能收到几个不同强弱的信号。解决这个问题，需要采用基于检测发送端发送的信号的强度来实现定位的。 2.2.3 起码要准备三个基站，根据手机与基站的相对位置，与基站坐标图，算出手机具体位置,然后手机通过3G/4G信号可以到一个服务器获得该地图。 2.2.4 iBeacon的信号强度采用RSSI值示。与其他无线信号一样，随着距离的远近，RSSI值会产生变化。我们要通过RSSI值的变化来判断用户距离iBeacon设备的远近。 2.2.5 各个android厂商的定制五花八门，各个系统版本上也有差异，屏幕大小也差别也非常大，兼容性很难保证，开发广泛使用的应用在兼容性上很有难度。并且国内关于android开发BLE的资料有限，国外的也大都仅限于Android官方的demo。 三、研究步骤、及措施: 3.1开发工具及其环境 操作系统:Windows 7 开发工具:JDK1.6.0_10、Eclipse Indigo， 辅助javaAPI,安卓系统android4.3以上，ibeacon基站 研究步骤及方法 基于BLE4.0室内定位的主要任务是利用iBeacon技术，开发一个用于移动设备端的应用，进行近距离的数据通信，当用户的移动互联网设备靠近iBeacon时可以感觉到信号并进行相应的操作。 , 理论准备 此步骤是一切开发的基础。此步骤主要是针对于系统所用的技术和现状进行文献收集、阅读、整理和分析。 , 系统需求分析 此步骤根据系统的目的，确定使用人员涉及的范围(包括使用的计算机操作系统、期待的功能等等)，由于android平台上现有的android开发BLE4.0d的框架并不是很多，所以可以参考ibeacon官网上的一些android Demo，整合不同使用者的需求分析，完成需求报告。 , 系统功能的规划 根据需求报告，明确所需完成的系统功能，绘制此款应用的功能架构图以及各功能的大致流程图，一边更直观、更清晰地描述个功能间的联系。 , 代码编写 该系统使用JAVA语言在安卓平台上进行编写，利用一些JAVA包进行应用开发。 , 系统测试及优化 根据系统的模块图，对系统进行分模块的测试，做到不遗漏功能，测试用例尽可能涉及范围广，对错误能进行反馈。除功能测试之外，还可以进行安全性和性能的测试。 四、研究工作进度: 序号 时间 内容 1 2015.2.8-2015.3.7 确定论文选题，进行针对性的文献搜索 2 2015.3.8-2015.3.12 完成开题报告、文献翻译、文献综述的撰写 3 2015(3.12-2015.4.4 熟悉开发工具、开发包的使用 4 2015.4.5-2015.4.12 熟悉基站的定位算法以及基站的放置 5 2015.4.13-2015.4.20 系统初步实现、系统测试及修改 6 2015(4.21-2015.5.10 论文初稿撰写及修改确认 7 2015.5.11-2015.5.29 准备论文答辩 8 2015.5.30-2015.6.13 论文修改装订 五、主要参考文献: [1]Junglas I A,Watson R T. Location-based Services[J].Communications of the ACM,2008,51(3):65-69. [2]罗玮 一种新兴的蓝牙技术——超低功耗蓝牙技术[J].现代电信科技，2010(010): 31-34. [3]张浩，赵千川。 蓝牙手机室内定位系统[J].计算机学报，2011，34(11):2029-2051. [4]倪巍，王宗欣，基于接受信号强度测量的室内定位算法[J].电子科技，2012， 25(6);64-66,78. [5]王小好,覃亚丽,孟利民,华惊宇,朱广信/基于蓝牙技术的室内无线定位方法的研 究/通信学报在投 [6]刘丰华.张远见.吴永辉 无线局域网定位系统的分析与设计[期刊论文]-电子产品 世界2004(19) [7]郭明涛,李文元,龚福春.室内定位方法分析[C]//2007北京地区高校研究生学术 交流会通信与信息技术会议论文集(下册).2008. [8]张立立,钟耳顺.无线室内定位技术[J].中国地理信息系统协会第八届年会论文 集,2004. [9]王赛伟 基于位置指纹的WLAN室内定位方法研究哈尔滨工业大学硕士学位论文 2009年6月 [10]Pandya D,Jain R, Lupu E. Indoor location estimation using multiple wireless echnologies[C]//Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, 2003. PIMRC 2003.14th IEEE Proceedings on. IEEE, 2003,3: 2208-2212. [11]Weisstein, Eric W. "Maxwell Distribution." From MathWorld—A Wolfram Web Resource.[12]张明华.基于WLAN的室内定位技术研宄.上海交通大学博士学位论文.2009 六、指导教师审核意见: 指导教师签字: 2013 年 9 月 22 日 七、系、室、部(研究所)评议意见: 1. 适合本专业的毕业设计课题; 2. 不适合本专业的毕业设计课题; 3. 其他 系、室、部(研究所)主任签字: 2013 年 9 月 22 日 八、开题小组评审意见: 开题小组组长签字: 2013 年 9 月 23 日 九、学院领导(答辩委员会)审核意见: 1(通过; 2(完善后通过; ,(未通过 学院领导(答辩委员会)签字: 2013 年 9 月 24 日