基于ble的大型商场室内定位导航系统的设计与实现--硕士学位论文

基于ble的大型商场室内定位导航系统的设计与实现--硕士学位论文内容摘要：

块 .......................................................................................................................... 46 商铺类别管理模块 ................................................................................................................... 47 商铺信息管理模块 ................................................................................................................... 47 场所类别管理模块 ................................................................................................................... 47 推送消息管理模块 ................................................................................................................... 48 区域地图管理模块 ................................................................................................................... 48 商铺活动管理模块 ................................................................................................................... 52 商铺促销管理模块 ................................................................................................................... 52 停车记录管理模块 ................................................................................................................. 53 数据统计模块 ........................................................................................................................ 53 系统的测试 ....................................................................................................... 55 系统测试的目的和任务 ........................................................................................................... 55 系统开发与运 行环境 ............................................................................................................... 55 系统运行结果 .......................................................................................................................... 56 系统性能测试 .......................................................................................................................... 59 本章小结 .......................................................................................................... 66 第 6 章 总结与展望 .................................................................................................. 67 本文总结 ........................................................................................................... 67 展望 .................................................................................................................. 67 参考文献 .................................................................................................................... 68 致谢 ............................................................................................................................ 70 浙江工业大学硕士学位论文 1 第 1 章 绪 论 随着经济的发展和人们生活水平的提高，无数的大型商场综合体纷纷拔地而起， 这些大型商场的建立，促进了商品和资源的归类、分化和聚集，加速了商业的发展，在很大程度上方便了人们的生活。 然而 随着互联网信息化产业的不断发展 ,电商开创 了线上交易的新纪元 ， 并实现了商品销售从线下到线上转移的营销方式，使得人们的生活 和 消费等习惯也随之发生了改变 ，也给传统的实体销售行业带来了巨大的冲击 ，其中 最 一个严谨的问题就是其顾客的大量流失而导致的业绩严重受挫。 另一方面，目前的 大型商场规模庞大，内部结构复杂。 从消费者角度考虑 ， 想要在偌大的商场中寻找某类型的商品，或者 找到洗手间的位置， 是十分困难的，也因为如此， 消费者也往往会错失商场中的各种促销活动、优惠信息。 此外 商场的地下停车场由于占地面积庞大加上地下层光线的不足，消费者往往会花费大量的时间和精力在寻找自己的 爱车 ，影响了消费者的购物体验。 传统 的 实体企业 如大型商场综合体也意识到， 在 当前复杂多变的行业形态下 ，要想在残酷的 新型商业模式如 O2O（ 线上线下 ）中 保住 屹立不倒 ， 不 仅需要带给顾客更好的消费体验，还要学会 使用 信息技术 来武装自己。 因此 对于大型商场而言， 做出何种有效且成效迅速的转变 ， 精准的把握消费者的消费方式与市场的发展动向 ， 为消费者提供良好的购物体验， 用 消费数据体现顾客的购物偏好，位置数据 记录了顾客的行为习惯。 同时 通过对 消费者 数据的挖掘，能否为商户创造更大的价值 ， 成为 传统销售行业 急需解决的关键问题。 随着 3G 无线 通讯技术的迅速发展 ， 以及 4G 无线通讯技术的不断成熟与应用范围的逐步扩展 ， 智能移动终端设备的普及达到了新的应用高峰。 同时 ,智能移动终端设备的普及为无线通讯技术的发展提供了广泛的应用空间 ，也为商场的室内定位导航系统的实现提供了保证 ，也为 如何对顾客的兴趣进行引导，又或者针对和分析顾客的兴趣，为他们推荐感兴趣的商品，并为顾客指引明确的道路，让顾客在庞大的商场获得方便快捷的购物体验 提供了可能。 目前定位导航技术最成熟的当属 GPS[1]定位，技术层面上来说， GPS 可以很浙江工业大学硕士学位论文 2 好的满足室外的平面导航要求，但同样也存在很多场景， GPS 技术所无法满足的。 例如室内定位情况，由于 GPS 本身技术的特性，微弱的卫星信号很难穿透建筑物，因此 GPS 无法实现室内的定位 [2]；室外多层（如高架环岛）的情况， GPS 无法定位出层数；精度问题，民用 GPS 一般误差在 10 米以上，对于精度要求高的微定位，根本无法满足。 室内定位的 国内外研究现状 对于消费者而言，导航的最后一公里 — 室内定位导航技术，一直以来备受关注，科学巨头和研究机构在室内导航技术方面开展了大量的研究，比较成熟的包括WiFi、 RFID、 ZIGBEE、超宽带 等，但是复杂的室内环境下的多径效应 、同频干扰、人体遮挡始终是研究者面临的最大难题。 WiFi 定位技术 WiFi 是一个由 WiFi Alliance（ WiFi 联盟，一个美国商业联盟）持有的， 基于无线网络的通讯与通信技术的商标 [3]。 它可以通过分散部署在四周的无线电信标，提供无线网络服务。 WiFi 定位 主要 是基于 WiFi 热点 AP(Access Point)的信号强度计算物体的位置信息 ，目前 很多大型建筑都已覆盖 WiH 信号 ,包括大型商场超市、大型写字楼以及机场等。 WiFi 定位技术 [4]的硬件设备通常包括三个主要部分 ： 定位平台、终端 信号接收器以及无线网络基地台 ,也就通常意义的 WiFi 热点或 WiFiAP[5]。 WiFi 定位系统运行 包括 离线建 库以及在线定位 两个阶段。 其中离线建库的过程就是对待测环境内已经部署完毕 WiFi 热点的信号范围进行物理取样 ,并根据待测环境的实际情况进行设备部署校对 ,最终形成均匀的位置指纹信息 ,并以 WiFiAP为基本单位 ,将其范围的信号强度。 坐标点以及设备唯一 MAC 标识等信息记录在定位平台的采样数据库中 [6]。 在线定位阶段 是指在 当前位置 通过终端信号接收器 所 接收到不同 Wifi 热点的信号数据后 ， 再 通过对数 据的分析以及与采样数据库中数据的对比 ，以最为相近的采样点作为被测目标位置信息 ， 完成定位的最终结果。 WiFi 定位技术相较于其他定位技术存在前期准备工作量大、耗时多的缺点 ，同时 ， WiFi 网之间 也 会 相互干扰 ， 甚至 出现 即使 有信号 也无法联网的可能 ， 并且也会 对定位 产生 非常大 的影响。 此外 信号在传播过程中会受到折射、反射、绕射等多径和非视距因素的干扰，会带来很大的定位误差。 浙江工业大学硕士学位论文 3 UWB 定位技术 UWB 定位技术 [7]也称为 超带宽定位技术 ， 主要是基于 UWB 脉冲信号进行定位。 它 是近几年来随着无线技术的不断发展兴起的 一项先进的无线技术 [8]。 UBW 技术具有发射频率小、消耗电能低 、 传输速率高以及抗干扰性强等特点 ， 采用 TDOA 与 AOA 混合定位的方法进行高精度的定位。 由于能提供厘米级精度的定位能力，超宽带（ UWB）定位技术的受到越来越多的关注 [9][10]。 UWB 的优点包括低功率密度和宽的带宽，从而增加了可靠性。 使用范围广的频率分量使得信号绕过障碍物的概率增大， 从而提供更高的位置分辨率 [11]。 此外，由于其它无线电频率减少用于定位领域，该系统受到其他无线电频率的干扰较少。 但 由于 UWB 技术依赖于无线脉冲信号 ， 使得 UWB 定位技术不可避免的存在精准度失效的问题 [12]。 加上 UWB 无法完成 大范围室内覆盖 ， 导致 定位成本 很高 ， 且手机不支持 UWB， 不利于大范围推广。 RFID 定位技术 RFID， 也就是 射频识别技术，它通过无线电讯号与特定目标匹配并进行数据的读写。 RFID 室内定位系统包括三部分： RFID 电子标签、射频读卡器及应用软件系统 [13]。 RFID 电子标签通常放在 需要检测的 物体上， 相当为物体的身份证， 进而 识别待测物体。 当射频读卡器发出特定的无线电信号 后 ， RFID 电子标签 接 收到信号后将内部数据回 传给读卡器，并传输到应用软件系统进行信息解析及定位。 RFID 定位技术的优点在于 RFID 电子标签体积较小，价格低廉，能够适用于非视距传播环境，但是它不具备网络服务功能，不便与其他系统集成。 另外，如果需要提高 其 定位精度， RFID 定位系统需要使用大量的参考标签，但是 如果 密度过大则会对定位产生干扰，影响 到 信号 的 传输 [14]。 ZIGBEE 定位技术 ZIGBEE 是一种新的 无线网络技术，具备 短距离、低速率 的特点 ， 也可以用 在当前的 室内定位 中。 ZIGBEE 定位 技术 [15]采用 ZIGBEE 的三角定位原理 ， 需要事先布置 Z。