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《BLE iBeacon和基于室內(nèi)定位移動應(yīng)用的幾何調(diào)整方案的測量研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、BLEiBeacon和基于室內(nèi)定位移動應(yīng)用的幾何調(diào)整方案的測量研究摘要藍牙低功耗（BLE）和iBeacons最近以來，對于實現(xiàn)各種基于近距離的應(yīng)用服務(wù)引發(fā)了人們極大的興趣?？紤]到包括移動智能手機在內(nèi)的藍牙設(shè)備的無處不在的部署性，使用BLE和iBeacon技術(shù)似乎是一個有前景的未來。這項工作首先是要確定：iBeacons可以為我們提供接近度和距離估計的準確性，以實現(xiàn)和簡化許多以前困難的應(yīng)用程序的開發(fā)。然而，我們對來自不同供應(yīng)商的三種不同iBeacon設(shè)備和兩種智能手機平臺的實證研究證明，情況并非如此。不同的iBeacon供
2、應(yīng)商，移動平臺，環(huán)境或部署因素以及使用場景下，信號強度讀數(shù)差異很大。信號強度的這種變化使得在真實環(huán)境中提取準確位置/鄰近度估計的過程復(fù)雜化。我們關(guān)于iBeacon技術(shù)限制的課程使我們通過執(zhí)行簡單形式的幾何調(diào)整來補償信標(biāo)信號強度讀數(shù)的自然變化來設(shè)計一個簡單的班級考勤應(yīng)用程序。我們認為，這項工作的負面觀察可以為未來的研究人員提供參考，了解iBeacon設(shè)備進入系統(tǒng)設(shè)計階段的期望值。1．介紹藍牙在今天的日常生活中無處不在，用于筆記本電腦，移動設(shè)備，鍵盤，耳機和許多其他消費電子產(chǎn)品中替代有線的鏈接。藍牙低功耗（BLE）是藍牙標(biāo)準
3、版本4.0的擴展，可實現(xiàn)低功耗低成本短距離無線通信[1,2]。與傳統(tǒng)的藍牙版本相比，它顯著降低了功耗以及其他擴展功能，如今可以在紐扣電池上運行BLE設(shè)備幾個月甚至幾年。這些方面使BLE成為需要少量或周期性傳輸少量數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序的理想選擇;因此，它可以應(yīng)用于廣泛的醫(yī)療，工業(yè)和消費應(yīng)用。iBeacon是由Apple[3]提出的一種基于BLE的接近感測框架，它使得移動設(shè)備通過測量它與低復(fù)雜度、低成本的BLE發(fā)射器的距離（通常是壁掛式），來獲得iBeacon基站之間的距離（甚至可能是位置）。每個iBeacon周期性地發(fā)送由移動B
4、LE設(shè)備接收的短標(biāo)識幀，以使用接收信號強度指示符（RSSI）來估計移動設(shè)備和iBeacon之間的距離?；趯嚯x的這種檢測，iBeacons在移動設(shè)備上提供自動和位置特定的服務(wù)觸發(fā)，例如廣告，優(yōu)惠券或路線指導(dǎo)。雖然iBeacon的規(guī)格最初由蘋果（iOS7或更高版本）提出，但它只是利用BLE的接近功能的一種方式，因此它（可以被定制）與其他設(shè)備（例如，Android4.3或更高版本）兼容，使用BLE。更通常地，任何BLE設(shè)備都可以使用相同的概念來提供類似的接近功能。在技術(shù)上，iBeacon技術(shù)是BLE第23頁信標(biāo)的一個子集
5、，但iBeacon和BLE接近信標(biāo)現(xiàn)在幾乎成為同義詞，盡管Google最近發(fā)布了自己的開放信標(biāo)格式，稱為Eddystone（Eddystone是由Google定義的藍牙低能量消息格式鄰近信標(biāo)消息）[4]。請注意，BLE信標(biāo)的最初目標(biāo)是提供基于鄰近的應(yīng)用程序服務(wù)，可能將功能擴展到基于位置的粗粒度應(yīng)用程序。鑒于BLE信標(biāo)僅專注于RSSI測量，結(jié)合從基于RF的本地化研究的悠久歷史中汲取的經(jīng)驗教訓(xùn)，有望預(yù)期在室內(nèi)本地化服務(wù)中只能實現(xiàn)有限的準確性。眾所周知，相對于室內(nèi)環(huán)境的RF信號的可變性使得移動設(shè)備的位置的準確估計或其與BLE信
6、標(biāo)發(fā)射機設(shè)備的相對距離變得復(fù)雜。然而，基于BLE的室內(nèi)定位的大多數(shù)以前的工作只是說明由信號變化引起的誤差的可能性，但是它們沒有量化它們，并且它們報告的結(jié)果僅顯示圖像的正面。例如，[5]的工作報告了0.53米的定位精度，但這項工作受到9×10平方米的面積的限制。[6]的工作報告了1.2米的指紋精度，但只有47.4×15.9平方米的面積。最近在[7]中的工作表明，當(dāng)測量的信號RSSI隨時間而變化但不顯示可能的誤差的其他尺寸時，距離估計誤差可以隨著距離的增加而顯著增加。在這項工作中，我們進行了一系列廣泛的實驗來量化各種室內(nèi)障礙
7、物對BLE信號差異的影響。具體來說，我們顯示來自不同供應(yīng)商的不同iBeacon設(shè)備以及配對的移動設(shè)備平臺（例如iOS或Android）可以對RSSI測量產(chǎn)生重大影響，從而使設(shè)計普遍可接受的距離/位置估計模型的過程復(fù)雜化。此外，諸如部署高度或環(huán)境因素等實際因素也對RSSI值引起了顯著的影響，從而在使用iBeacons設(shè)計高精度位置估計系統(tǒng)時引入了額外的復(fù)雜程度。這些實證研究的教訓(xùn)使我們設(shè)計了一個“實際可設(shè)計的”應(yīng)用程序。具體來說，我們將通過組合從本地可訪問的iBeacon信號，以及為本課題所估計并調(diào)整的信號強度測量的情境設(shè)
8、計，設(shè)計并評估一個用于班級考勤監(jiān)控的應(yīng)用系統(tǒng)。本文的結(jié)構(gòu)如下。第2節(jié)介紹了RSSI讀數(shù)與估計距離之間的關(guān)系，然后鼓勵了我們對關(guān)系的實證研究。第3節(jié)描述了我們對實證研究和實驗設(shè)置的方法，包括我們在研究期間改變的各種參數(shù)。第4節(jié)是主要部分，它描述了我們的測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)說明了我們的分析結(jié)果。第5節(jié)介紹了一個應(yīng)用案例研
