隨著城市化進程不斷加快,大型建筑數(shù)量日益增多,且空間結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。一旦發(fā)生火災(zāi),其救援難度和危險性越來越大。因此,如何建立一個高效、穩(wěn)定的室內(nèi)消防定位系統(tǒng)變得尤為重要。傳統(tǒng)的室內(nèi)消防定位系統(tǒng)主要依賴于單兵消防定位設(shè)備,效率低、成本高、便攜性差,無法得到大規(guī)模應(yīng)用。所以,本文從室內(nèi)消防定位實際需求出發(fā),提出了一套基于藍牙的室內(nèi)消防定位系統(tǒng),并從定位節(jié)點設(shè)計和定位算法設(shè)計兩方面進行研究,構(gòu)建了一個高效、穩(wěn)定的室內(nèi)消防定位系統(tǒng)。本文主要工作內(nèi)容如下:（1）系統(tǒng)總體設(shè)計:研究室內(nèi)定位領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)成果,分析室內(nèi)消防定位系統(tǒng)需求,并根據(jù)相關(guān)室內(nèi)消防設(shè)計標準,提出系統(tǒng)總體設(shè)計框架。（2）系統(tǒng)定位節(jié)點設(shè)計:定位節(jié)點采用單節(jié)點雙端設(shè)計方案,主要包括射頻模塊、電源模塊、下載調(diào)試模塊等,在Altium Designer軟件中完成節(jié)點電路原理圖及PCB設(shè)計,并制作定位節(jié)點實物進行測試。（3）系統(tǒng)定位算法設(shè)計:分析和對比目前典型的室內(nèi)定位算法,并結(jié)合本文室內(nèi)消防定位背景,在傳統(tǒng)室內(nèi)定位算法基礎(chǔ)上提出了改進的四邊定位算法。通過對移動終端接收的節(jié)點RSSI數(shù)據(jù)進行測距及定位計算,確定目標所在位置。（4）系統(tǒng)定位測試... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

系統(tǒng)研究技術(shù)路線圖

方面，目前的室內(nèi)定位系統(tǒng)大多針對大型室內(nèi)環(huán)境定位，系統(tǒng)節(jié)點均使用單節(jié)點設(shè)計，且均部署在室內(nèi)房間等位置，在樓道等逃生通道沒有系統(tǒng)性的定位節(jié)點部署，因此達不到消防室內(nèi)定位的效果和要求。所以本論文設(shè)計了一套基于藍牙的室內(nèi)消防定位系統(tǒng)，有效的解決了單兵設(shè)備成本高、實用性低以及傳統(tǒng)室內(nèi)定位系統(tǒng)在消防運用上的不足等問題。藍牙室內(nèi)消防定位系統(tǒng)根本目的是讓消防救援人員能夠?qū)崟r掌握救援現(xiàn)場情況及自身位置信息，提高救援效率，同時保障自身的生命安全。針對室內(nèi)消防定位系統(tǒng)的設(shè)計需求，將系統(tǒng)分為三部分，如下圖2.1所示。系統(tǒng)包含藍牙節(jié)點模塊設(shè)計、定位算法改進以及定位算法測試與優(yōu)化。（1）藍牙節(jié)點模塊設(shè)計。利用藍牙技術(shù)特點，結(jié)合室內(nèi)消防定位特殊環(huán)境背景，采用單節(jié)點雙端的藍牙定位節(jié)點設(shè)計。在一個藍牙定位節(jié)點上設(shè)計兩個反向獨立的藍牙射頻信號發(fā)射端，使得移動終端能夠同時接收到一個節(jié)點上的兩個不同方向的藍牙信號，從而在簡化系統(tǒng)布局的同時也提高了系統(tǒng)定位精度以及系統(tǒng)穩(wěn)定性。（2）定位算法改進。對傳統(tǒng)室內(nèi)定位算法進行對比分析，根據(jù)消防定位特殊環(huán)境背景，并結(jié)合系統(tǒng)硬件單節(jié)點雙端的節(jié)點設(shè)計，在傳統(tǒng)定位算法基礎(chǔ)上進行改進，使得定位算法滿足室內(nèi)消防定位系統(tǒng)設(shè)計需求。（3）定位算法優(yōu)化與測試。根據(jù)室內(nèi)消防系統(tǒng)需求，合理部署藍牙定位節(jié)點，組建藍牙室內(nèi)消防定位網(wǎng)絡(luò)，并利用改進的室內(nèi)定位算法進行室內(nèi)定位測試，經(jīng)過不斷的測試和優(yōu)化使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠。圖2.1消防定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由圖2.1可知，系統(tǒng)工作流程為：首先，在測試地點合理部署藍牙定位節(jié)點，

所有藍牙應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)都需要遵循該協(xié)議標準，使藍牙應(yīng)用產(chǎn)品達到該協(xié)議的要求。目前低功耗藍牙技術(shù)的應(yīng)用主要分為兩種，一種是基于連接，另一種是基于非連接�；谶B接是通過建立GATT(GenericAttributeProfile)連接進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，主要分為兩方，其中發(fā)起連接的中心設(shè)備稱為Central，被連接的外設(shè)設(shè)備稱為Peripheral；而基于非連接是外設(shè)和周邊設(shè)備不發(fā)生連接，外設(shè)依賴周邊設(shè)備發(fā)出的BLE（BluetoothLowEnergy)廣播,也叫做Beacon，同樣分為兩方，發(fā)送廣播的廣播者稱為Broadcaster，監(jiān)聽廣播的監(jiān)聽者稱為Observer。在如圖2.2所示的基于非連接的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中，廣播者主要負責(zé)定時向外發(fā)射廣播信號，監(jiān)聽者主要負責(zé)不斷掃描環(huán)境中的廣播信號并接收，從而形成單向的星型無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中可以同時有多個外設(shè)，也可以同時有多個監(jiān)聽者。根據(jù)藍牙協(xié)議可知，廣播信號發(fā)射只在37、38、39三個頻道進行，因此監(jiān)聽者只能在同一時刻跳到同一頻道，才能接收到廣播信號。在一個非連接網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中，廣播者在被外界監(jiān)聽者喚醒后，對外不斷發(fā)射廣播信息，與此同時監(jiān)聽者在三個頻道不斷掃描廣播信號，從而實現(xiàn)信息的接收。系統(tǒng)在沒有監(jiān)聽者時，即外設(shè)節(jié)點在設(shè)定的時間內(nèi)沒有接收到外界監(jiān)聽者的喚醒信號時，廣播者就開啟休眠模式，從而減少系統(tǒng)電量消耗，提高系統(tǒng)整體續(xù)航時間，實現(xiàn)低功耗。圖2.2基于非連接結(jié)構(gòu)圖如圖2.3為基于連接網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。主要由一個中心設(shè)備和多個外設(shè)設(shè)備組成。在該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，中心設(shè)備通過與外設(shè)設(shè)備進行連接實現(xiàn)雙向通訊，并且一

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于低功耗藍牙信標的室內(nèi)定位方法研究[J]. 劉振遠,侯明祥,方維維,李陽陽,路紅英.  中國電子科學(xué)研究院學(xué)報. 2018(05)
[2]基于RSSI的室內(nèi)定位技術(shù)綜述[J]. 張寶山,童紫原,唐守鋒,童敏明,徐朝亮.  計算機時代. 2018(07)
[3]基于低功耗藍牙的室內(nèi)定位技術(shù)研究[J]. 盧燕,栗勇軍.  測控技術(shù). 2018(04)
[4]基于Wi-Fi的室內(nèi)定位技術(shù)研究[J]. 劉鍵.  信息通信. 2018(02)
[5]室內(nèi)低功耗藍牙定位系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 祁亞楠,陳昕,付堯,劉楷杰.  通訊世界. 2018(01)
[6]一種基于藍牙技術(shù)的室內(nèi)強險救生定位系統(tǒng)（英文）[J]. 楊張利.  機床與液壓. 2017(24)
[7]基于ZigBee的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計[J]. 劉毅,李瑞祥,施偉斌,吉彩云.  數(shù)據(jù)通信. 2017(05)
[8]基于智能手機的室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)[J]. 陳銳志,陳亮.  測繪學(xué)報. 2017(10)
[9]基于藍牙技術(shù)的室內(nèi)二階段定位算法研究[J]. 張蓮,劉增里,李云昊,陳玲.  電子世界. 2017(18)
[10]增強型藍牙技術(shù)在消防室內(nèi)位置信息業(yè)務(wù)的應(yīng)用[J]. 盛建國.  信息通信. 2017(01)

碩士論文
[1]基于位置指紋的WIFI室內(nèi)定位研究[D]. 王亞濤.南京郵電大學(xué) 2018
[2]基于WIFI室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究[D]. 謝澤亮.長春工業(yè)大學(xué) 2018
[3]基于慣性導(dǎo)航技術(shù)的消防救援定位系統(tǒng)設(shè)計[D]. 張仲.哈爾濱理工大學(xué) 2018
[4]藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D]. 許春璐.杭州電子科技大學(xué) 2018
[5]基于藍牙的室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 王謙.東華大學(xué) 2017
[6]基于RSSI的隧道人員定位系統(tǒng)研究[D]. 梁鵬.長安大學(xué) 2017
[7]基于粒子群優(yōu)化的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的研究[D]. 張傳.吉林大學(xué) 2017
[8]基于BLE室內(nèi)定位關(guān)鍵技術(shù)研究與開發(fā)[D]. 陶佳峰.昆明理工大學(xué) 2017
[9]基于藍牙低功耗的室內(nèi)定位算法改進與系統(tǒng)實現(xiàn)研究[D]. 胡思健.華南理工大學(xué) 2017
[10]建筑物內(nèi)部火災(zāi)應(yīng)急導(dǎo)航定位系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]. 吳晨霞.蘇州大學(xué) 2016



本文編號：3525206