臺灣博碩士論文加值系統

由於藍芽裝置成本低，人們接受度更高，在市面上的藍牙裝置非常的普及化，希望能夠實現相關的室內定位的應用。本論文志在以低功率藍牙實現室內定位的應用，由於蘋果公司已經推出iBeacon微定位系統，並參考了小米公司所推出的產品。我們專注於機動式的室內定位，也就是說，活用普遍的藍牙防丟器，機動建置特定的室內定位，供人們為照顧老人家，小孩及寵物。所以會使用了攜帶型的藍牙裝置，然而手機與使用的藍牙測距會因為距離影響得到的RSSI訊號強度將會呈現非線性，非線性是藍牙測距訊號強度間接影響到手機的發射功率，手機會造成訊號強度與距離的關係複雜，不易判斷距離，增加判斷位置的準確性會釐清距離與訊號強度的關係，因此本論文另外增加了演算法，可以解決自動增益所造成的問題。多台藍牙裝置同時在進行廣播時，會造成手機在接收藍牙裝置時會遇到乒乓問題，追根究底就是藍牙通道廣播時間關係而造成，本論文提出了一個解決乒乓問題的方法，並使用藍牙防丟器建置環境，成功實現一個機動性的定位系統。

Since the costs of bluetooth devices are low, its general acceptance is higher and they are common in the market, hence we hope to utilize bluetooth devices in indoor position. Since Apple Inc. has already launch its iBeacon micro position system, and products by Xiaomi Inc. were used as references, this thesis aims to realize the application of low power bluetooth in indoor position. We focused on mobile indoor position, meaning we utilized the common bluetooth tracking devices to fabricate mobile indoor position for the purpose of taking care of elders, children and pets. Hence portable bluetooth devices are used and the tag of cellphones and bluetooth will appear nonlinear because RSSI is influenced by distance. Non-linearity is the indirect effects signal strength has on cellphones emission power. The effect of indoor channel would make the relationship between signal strength and distance complicated, making distance judgment difficult. Increasing the accuracy of location will clarify the relationship between distance and signal strength, therefore added algorithms to solve problems created by automatic gain. Cellphones will face the problem of ping-pong when multiple bluetooth devices are broadcasting. The root of the problem is created by the time-relation of bluetooth broadcast channels. A proposed solution for ping-pong problem in the advertising for tag is develop in this thesis, and finally we successfully realize a mobile indoor position system.

摘 要 i
Abstract ii
致 謝 iii
目 錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 vii
第1章 緒論 1
1.1 動機 1
1.2 研究方法 2
1.3 論文章節介紹 2
第2章 測距及相關研究 3
2.1 藍牙 3
2.1.1 藍牙起源簡介 3
2.1.2 藍牙主要版本進程 4
2.1.3 藍牙技術通訊協定架構 6
2.1.4 基頻階層協定 7
2.1.5 藍牙網路架構 8
2.2 Android作業系統 9
2.2.1 Android系統架構 10
2.2.2 基於Android系統的藍牙架構 12
2.3 接收訊號強度RSSI(Receive Signal Strength Indication) 13
2.4 iBeacon 15
2.5 廣播(Advertisement) 15
第3章 定位機制 18
3.1 三角定位演算法 19
3.1.1 三點定位架構 19
3.2 環境參數的建立 21
3.3 演算法呈現 22
第4章 實驗設計 28
4.1 收尋資料 28
4.1.1 綜合資料 29
4.2 收尋資料 37
4.3 實驗結果 39
第5章 結論與未來方研究方向 42
5.1 結論 42
5.2 未來展望 43
參考文獻 44

[1] (2015, May. 1) [online]. Available: http://www.ithome.com.tw/tech/866
53
[2] (2015, May. 1) [online]. Available: www.bluetooth.org
[3] (2015, May. 1) [online]. Available: http://www.guidercare.com/product_GD50.html
[4] (2015, May. 1) [online]. Available: http://zh.wikipedia.org/wiki/Bluetooth
[5] (2015, May. 3) [online]. Available: http://wiki.mbalib.com/zh-tw/%E8%93%9D%E7%89%99
[6] (2015, Aug. 3) [online]. Available: http://www.atc-taiwan.com.tw/product/product001_1.htm
[7] 曾煜棋、林政寬、林致宇，潘孟鉉, 無線網路:通訊協定、感測網路、射頻技術與應用服務，碁㗖，2011
[8] (2015, May. 1) [online]. Available: http://mail.knu.edu.tw/gchen/Wireless/chap07.pdf
[9] 禹帆，深入探討-無線藍牙技術，文魁，2001.
[10] (2015, May. 1) [online]. Available: http://zh.wikipedia.org/wiki/Android
[11] 認識Android程式架構 (2)-初學Android
http://tyroandroid.blogspot.tw/2009/07/android-2.html visit on Aug 2014
[12] Android架構、開發工具與虛擬平台
http://www.csie.ntu.edu.tw/~hungsh/Android_NCP.pdf
[13] 鄧文淵，文淵閣工作室，入門必學NO.1 Android初學特訓班，碁㗖，2014
[14] Android SDK教學–孫傳雄談科技網頁
http://blog.chinatimes.com/tomsun/ visit on May 2014
[15] 韓超，梁泉，深入淺出Android系統原理及開發要點，博碩文化，2010
[16] Zhang Jianwu, Zhang Lu, “Research on Distance Measurement Based on RSSI of Zigbee”, ISECE International Colloquium on Computing, Communication Control, and Management, 2009
[17] 無線電通道的特性與緩解方法-高雄應用科技大學
http://wshnt.kuas.edu.tw/network/s8/new_page_1.htm
[18] 黃津銘，應用於智能家居的藍牙散網拓樸研究，澳門科技大學理學碩士論文，2009
[19] 吳秉勳，以藍牙之接收訊號強度作為測距技術研究，大學大學通通訊所碩士論文，2014
[20] (2015, May. 3) [online]. Available: http://www.mnd.gov.tw/Upload/200912/No-321-980722-47-62_273483.pdf
[21] (2015, May. 3) [online].
Available: http://www.bluetooth.com/Pages/beacons-retail-location.aspx
[22] (2015, May. 5) [online]. Available: http://www.verifone.com/media/3603729/bluetooth-low-energy-beacons-retail-wp.pdf
[23] 李松穎，藍芽網路中一種有效的即時點對點微網形成演算法，中山大學電
機工程學系碩士論文，2004