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定位技术.md

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定位技术(BLE):round_pushpin:

1.定位技术https://navrs.wh.sdu.edu.cn/info/1278/1142.htm

2.awesomehttps://fontawesome.com/icons?d=gallery

室内外定位技术:door:

  • 室内定位
  • 室外定位（GPS）

室内定位技术

蓝牙定位技术、WI-FI 定位技术、RFID 定位技术、ZigBee 定位技 术以及基于硬件发展出现的惯性导航定位技术[8]。此外还有，还有基于光跟踪定位[25]、网络定位[26]、计算机视 觉[27]、磁场强度[28]以及近场通信(Near Field Communication, NFC)信标定位[29]等的室内定位方案。

定位技术 定位方法 技术特点 其他
Wi-Fi无线AP(Access Point)区间定位 通过收集Wi-Fi无线AP安装位置，
和定位台接收到的AP地址，
实现基于Wi-Fi无线AP区间定位。		 优点：定位成本低

定位原理:question:

基于测距&与距离无关

基于测距​(range-based):diamonds:

  • 基于到达时间法(TOA,Time of Advent)[9]
  • 基于到达时间差法(TDOA,Time Difference of Arrival)[10]
  • 基于到达角度法 (AOA,Angle of Arrival)[11]
  • 基于信号强度指示法（RSSI,Received Signal Strength Indicator）[12]
  • ...

与距离无关的定位算法​(​range-free):diamond_shape_with_a_dot_inside:

  • DV-Hop 算法[13]
  • 位置指纹识别算法[14]
  • APIT 近似三角形内点测试法[15]
  • ...

新型技术手段:new:

  • 伪信标技术[16]
  • GPS 转发技术[17]
  • 网络定位技术[18]
  • ...

蓝牙定位技术特点:large_blue_circle:

基于蓝牙技术定位：蓝牙信号具有短距离、低功耗等特点。其工作原理是：布置蓝牙局域网接入点使之可覆盖整个室内环境，将网络连接模式设置成多 用户环境下的模式，当蓝牙模块开启时，通过测量蓝牙局域网接入点的接收信号强度（Received Signal Strength Indicator, RSSI）进行未知位置定位[4]。如 今蓝牙定位技术已得到广泛应用，例如，诺基亚引入蓝牙 4.0 技术，研发了基于 蓝牙的三角定位模块（HAIP）来进行室内精确定位，该模块定位精度最高可达 毫米级。但蓝牙室内定位系统也存在的一定的 缺陷，如稳定性差、受多径效应等干扰大。

RSSI测距

RSSI测距的原理是,基于无线信号传输中普遍采用的信号随距离变化的渐变模型'即随着距离的 增加信号有规律的衰减，在检测 WSN中已知节点的信号强度时'根据采样信号构建信号衰减数学模型'，将测量过程中的 RSSI转换成距离'，最终计算 测量点的位置。

0x00 信号衰减模型

对数距离路径损耗模型

对数距离路径损耗模型： $$ \begin{align} & \bold{Pl(d) = Pl(d_0) + 10nlg(d/d_0) + X_{\delta}}\ \end{align} $$ $Pl(d)$ ：未知节点在距离为d时对应的接收信号功率(dBm)；

$X_{\delta}$ ： 标准偏差为$\delta$的正态随机变量，$\delta $的取值与信号跳变过程相关；

实际使用中，使用线性模型进行函数拟合，线性拟合模型为： $$ \begin{align} &\bold{p(d)=A-10blg(d)} \ \end{align} $$

$$ \begin{align} &\bold{d_1 = {\frac{A - RSSI}{10*b}}}\\ & \bold{d = 10^{d_1}} \end{align} $$

$A$：距离1m时，设备接收到无线信号的RSSI值；

$b$：衰减系数；

$d$：解算距离(m)；

$RSSI$ ：rssi观测值(db)；

function SignalAttenuationModel(A,n,varargin)
%Funciton:
%    show the basic signal attenuation
%    model(Logarithmic distance path loss model).
%Definition:
%    SignalAttenuationModel(A,n)
%Parameter:
%    A:Pl(d0),d0=1m;
%    n:disturbance cofficent
%Output:
%    None
%%
% logLoss = @(A,n,d)A-10*n.*log10(d);
try
    close('signal loss model-1')
catch
    disp('figure does not exist')
end
f = figure('name','signal loss model-1');

if nargin < 2
    A1 = -53.03;
    n1 = 28.68/10;
    
elseif isequal(nargin,2)
    A1 = A;
    n1 = n;
else
    A1 = A;
    n1 = n;
end
d = 0:1:10;
Pl = A1-10*n1.*log10(d);
%% set figure properties
p1 = plot(d,Pl);
set(get(gca, 'XLabel'), 'String', 'distance/m');
set(get(gca, 'YLabel'), 'String', 'signal strength/dBm');
set(get(gca, 'Title'), 'String', 'signal strength loss model');
p1.LineWidth=2;
p1.Marker ='*';
grid minor
end

lossmodel

0x01 根据RSSI值求解距离

依据实验距离(distance)和RSSI(Received Signal Strength Indicator)获取基本的对数距离路径损耗模型，通过模型及采集的RSSI反解出距离。 $$ \begin{align} & \bold{d_i = 10^{\frac{A-RSSI}{10n}}} \end{align} $$ $A$：距离1m时，设备接收到无线信号的RSSI值；

$n$：干扰系数；

Q&A:grey_question:

蓝牙（BLE）4.0和5.0差异

多径效应（导致稳定性差）

参考

[1] 室内定位技术 https://navrs.wh.sdu.edu.cn/info/1278/1142.htm#_Toc531533344