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太原理工大学硕士研究生学位论文

基于滤噪位置指纹的低功耗蓝牙室内定位技术研究

摘 要
在互联网技术飞速发展的今天，随着移动终端设备的广泛普及，人们对
于位置服务的需求也越来越强烈。而无论是室内还是室外，要想提供优质的
位置服务，关键在于准确获取用户的位置信息，所以如何快速准确地获得位
置信息并且提供低成本的位置服务成为了定位技术发展的方向。特别是近
年来，人们对于室内位置服务的需求逐渐大于室外位置服务，车站，商场等
公共场所也希望通过准确的室内定位来实现基于室内定位的服务。但是目
前的室内定位技术存在着定位准确度不足，部署成本较高等缺点，还难以满
足大规模的应用。指纹定位技术和低功耗蓝牙技术的出现，由于其部署简便，
成本较低，准确度提高，因而成为了室内定位的研究热点。
室内定位指的是在室内环境中实现位置定位，采用基站定位，无线通讯
等多种技术对室内空间的人员进行位置确定。本文针对 GPS 定位技术在室
内无法获取准确位置信息的问题，提出了一种借助于低功耗蓝牙这一技术
平台，应用指纹技术的室内定位方案，并且针对于现阶段的指纹定位技术中
存在的不足，在定位的离线训练阶段和在线定位阶段进行了一些优化方案。
本文在低功耗蓝牙的基础上在位置指纹定位中引入了滤波技术和 k-近
邻算法，主要内容包括：
（1）比较和分析了传统蓝牙与低功耗蓝牙的技术特点，针对位置指纹
定位中常用的算法进行了研究，对定位过程中离线阶段与定位阶段的关键
I
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步骤进行了分析。
（2）由于本课题是在低功耗蓝牙的平台上，获取蓝牙设备的信号强度
参数来建立信号样本数据库，因此首先分析蓝牙 的信号在室内的分布特
征，以及影响蓝牙 RSSI 室内分布的因素，建立定位平均误差模型有效的反
映定位误差因素对于室内定位精度的影响，同时根据实验结果分析为之后
的改进方案选取合适的实验环境。
（3）通过分析定位误差因素对于定位精度的影响，本文提出了在传统
的位置指纹定位过程中加入小波变换，卡尔曼滤波等方法对于信号中的噪
声进行滤噪处理，削弱或消除由于人员活动而引起的噪声信号给定位带来
的干扰。通过实验，可以明显看出在加入了滤波算法之后，信号中的噪声得
到了削弱和滤除。利用卡尔曼滤波算法，定位预测点与实际位置偏离误差最
大为 1.