郭兆华 王琪 冯莹莹 刘郇

【摘 要】低功耗藍牙定位是一种常用的室内定位技术。Beacon作为一种低功耗蓝牙信号发射器，信号传输范围较大，可以用于蓝牙定位。本文建立了Beacon信号强度传播的数学模型。首先，分析了信号强度随时间的变化，采用多种均值滤波来减小噪声；然后，分析信号随距离的变化规律，根据整体上距离越大，信号强度约低的变化规律，分别使用对数模型和多项式模型来拟合信号传播函数。最后，本文分别使用残差分析、拟合优度来评价模型。实验结果表明多项式模型比对数模型拟合效果更好。

【关键词】低功耗蓝牙 对数衰减模型 多项式衰减模型 拟合优度检验

目前的定位技术，在室外主要依赖卫星和移动基站，在室内定位，有使用zigbee[1]，WiFi[2]，Beacon等。不管使用哪种发射信号的装置，信号强度值变化的情况都是定位的关键。

本文针对低功耗蓝牙设备Beacon的信号发射情况进行分析，首先分析某处信号强度值随时间的变化情况，并对此进行噪声情况分析[3-4]，通过均值滤波来滤除突变值。接下来，观察信号强度值随距离的变化情况[5]，并据此建立信号传播模型[6-7]，考虑使用多项式模型，对数模型来拟合信号传播特征，并进行实验分析来检验模型。

1 均值滤波处理

均值滤波的主要思想是对数据结果取平均值，从而减小突变因素带来的误差。本文分析了以下4种均值滤波方法。

算数平均（Mean）：

几何平均（Geomean）：

调和平均（Harmonic Mean）：

平方平均（Quadratic Mean）：

经过实验，调和均值处理后的数据值最小，其次是几何平均、算数平均、平方平均。……