基于BLE-RSSI室内三边定位的几何失效模式分析与半径校正方法评估
《Computers》:Making Trilateration Work with Imperfect Data: A Low-Cost BLE-Based Indoor Positioning Approach
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时间:2026年10月18日
来源:Computers 5.2
摘要
基于低功耗蓝牙(BLE)的三边定位法因可借助低成本基础设施进行室内定位而备受关注,然而基于接收信号强度指示(RSSI)的距离测量在实际部署中可能产生几何不兼容问题。本研究利用在印度尼西亚迪波内哥罗国家医院急诊科和办公区部署所采集的1.62亿条原始RSSI记录,从中提取出1290万条同步的三扫描仪观测数据,对这些失效几何形态进行了特征分析。研究量化了两种部署场景下、三种路径损耗指数(LDPL)情景下以及原始RSSI与卡尔曼滤波RSSI之间的四种重复出现的三边定位失效模式(TFM)。失效模式的普遍性同时取决于部署场景和所采用的RSSI-距离模型:TFM-I在多种条件下占主导地位,而TFM-III在高衰减假设下成为主导模式,且在两种部署场景中转换发生的条件不同。为提供半径调整交点法(RAIM)的背景参照,本文评估了两种确定性几何基线:公共因子均匀半径缩放(URS)基线和Paek式成对递进调整。公共缩放因子对23.63%至96.34%的观测值是可行的,这表明单一乘性校正无法协调所有观测到的圆配置。Paek式调整与RAIM均能恢复近乎完整的三圆可行性,但它们产生的校正幅度和坐标位移不同。RAIM保留最小的RSSI推导半径作为锚点,并依次调整其余半径。由于缺乏真值坐标,这些结果被解释为几何约束满足和空间合理性结果,而非绝对定位精度。锚点敏感性分析进一步表明,替代锚点选择可使估计坐标偏移数米,而房间多边形离群状态变化不超过0.06%。研究结果确定,部署相关的失效几何、校正模型选择和锚点选择是低成本BLE三边定位需要考虑的因素。
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