便携式卫星背负站论文

军事技术军事技术是军事科学的重要组成部分，是构成 军队战斗力，决定战争胜负的重要因素，也是衡量国家军事实力的重要标志之一。军事技术的发展，受军事思想和战略、战术的指导，同时也对军事思想、战略、战术乃至军队建设产生重大影响。军事需要是推动军事技术发展的动力。军事技术的发展归根结底取决于国家的经济状况和科学技术的发展水平，即受生产力的制约。科学技术的最新成就往往优先运用于军事，引起军事技术的变革；而军事技术的发展，又在一定程度上促进科学技术的发展。军事技术是建设武装力量、巩固国防、进行战争和遏制战争的重要物质基础，是构成军队战斗力的重要因素。它主要包括：各种武器装备及其研制、生产所涉及的技术基础理论与基础技术；发挥武器装备效能的运用技术以及军事工程和军事系统工程等。武器装备是军事技术的主体，是军事技术发展水平的集中体现。现代军事技术可以按武器装备的种类来区分：如轻武器、火炮、坦克、弹药、军用飞机、舰艇、导弹、核武器、化学武器、生物武器、三防装备、军用雷达、军用光学仪器、军用通信装备、电子对抗装备以及军队指挥自动化系统等；也可以按应用于不同的军种、兵种领域来区分：如海军技术、空军技术、战略导弹部队技术、炮兵防空兵技术、装甲兵技术等。 在现代战争中，军事通信的中枢神经作用显得格外突出。而在现代电子技术、计算机技术、航天技术等高技术基础上发展起来的现代通信技术，则为现代军事通信提供了更加有效的通信工具和更完善的通信手段。毋庸置疑，军事通信技术在战后得到了相当大的发展。让我们来看看这些具有代表性的现代通信技术：载波通信二战以后，军事有线通信技术取得了包括60年代产生的程控交换技术在内的一系列重大进步，其中比较突出的是载波通信与光纤通信技术。载波通信就是利用频率分割原理，在一对线路上同时传输多路电话的通信。其工作原理是：在发信端把各路电话信号分别对不同的载波频率进行调制，将各话路的频谱安排在各自不同的频位上。在接收端，则进行相反的解调过程，把位于不同频位的各话路还原为话音频谱，实现载波多路通信。载波通信除了传输电话信号外，还可以进行二次复用，即利用载波话路来传输电报、传真、数据等等。载波通信有效的利用了有线通信的线路，扩大了信道的容量，提高了传输的速度。在军事信息量不断增加、军事通信要求高效迅速的情况下，载波通信是一种极好的技术手段。载波通信技术产生于20世纪初期，电子管和滤波器发明以后，为实现载波电话通信创造了技术条件。同时，增音器和同轴电缆的发明又为载波通信的发展插上了翅膀。1918年，在美国的匹茨堡到巴尔的线路上开通了第一个载波电话通信系统，每对线通3路电话。到1938年，经过不断改进，可通12路电话。在两次世界大战中，由于战争条件的限制，各参战国（除美国外）的长途有线通信发展很慢。第二次世界大战结束初期，各国均建立了规模巨大的军用长途载波通信系统，通信容量从最初的每对线几路、十几路，发展到几十路、几百路。20世纪60年代初，载波通信设备进入了半导体化阶段。20世纪50年代初，单晶硅制备技术得到了突破性的发展，60年代各种晶体管电子元件相继诞生。半导体晶体管的诞生是电子元件的第二次重大突破，它具有体积小、重量轻、耐震、寿命长、性能可靠、功耗低等电子管无法比拟的优点，有效地促进了电子技术的发展。载波通信的半导体化进一步促进了军事载波技术的发展。到70年代，随着半导体技术的进一步发展和同轴电缆材料与性能的提高，10800路载波电话系统在一些国家的军队中先后投入使用。光纤通信光纤通信是以激光作载体，以光纤维做媒介来实行信息传输的一种新型通信方式。1960年美国科学家梅曼用红宝石制成了世界上第一台激光器，激光技术由此问世。其基本工作原理是，通过从外部对某些物质施加能量，使电子急剧增能，在外来光的激发下，以光子形式经过光学谐振腔的特殊装置，等到聚能放大而发射出来。激光具有很好的相干性、单色性和方向性，可在大气空间、宇宙空间、光波导、光导纤维以及海水中传输，故能作为信号载波应用于通信。由于激光的光束很细、方向性极好，人眼又看不见，因此用激光进行通信具有极好的保密性。不易被敌人截获和干扰，且不受热核辐射的影响。激光技术的产生，为光纤通信创造了技术条件。1955年，英国伦敦大学的卡佩奈在其博士论文中提出了纤维光学技术的基础理论。1970年，廷德尔首次表演了沿电解质管进行光的传输。光通信原理的提出和对于光纤维的研究，激发了人们对利用光纤维进行通信的兴趣。但是要使它真正实现还要有赖于激光技术的成熟、光纤维的制备和光电调制技术。1970年，格拉斯研制成20db/km低衰减的纤维，这是光纤通信的一项重大突破。1971年，日本电星公司生产出一种具有分散折射指数的纤维。1976年，在美国芝加哥展示了试验性光波传输系统（利用玻璃光波导传送由超小型固体激光器和发光二极管发出的光脉冲信息）。1977年，美国及其他国家的一些电话公司建立了实验性的光导纤维系统。80年代以后，光纤通信以逐渐渗透到陆、海、空乃至空间武器装备系统中，成为现代军事通信的重要手段。世界各国军队纷纷以光纤代替原先的金属电缆，美空军后勤司令部已在所有空军基地建立了据称是迄今世界上同类网络中最大的光纤通信网络——“军事基地光纤通信系统”。随着光纤通信技术的发展，光纤通信在现代军事通信中的应用将更加广泛。散射通信第二次世界大战以后，军事无线通信技术也获得了巨大发展，出现了散射通信、无线激光通信、红外通信、移动通信、卫星通信等新的通信形式。散射通信是利用空中传播煤质的不均匀性对电磁波的反射作用进行的超视距通信。大气层中的对流层、电离层和流星余迹等，都具有对入射的电磁波再向多方向辐射的特性。利用这些煤质将视距传播的电磁波传送到视距以外，即可进行远距离通信。对流层散射通信即用对流层对超短波或微波的反射作用来实施超视距通信。军用对流层散射通信有固定式和移动式。流星余迹通信则是利用流行穿过大气层高速运动造成的短暂电离痕迹对无线电波的反射或散射作用进行远距离瞬间通信。流星余迹通信传输受核爆炸及太阳耀斑的影响较小，电波反射的方向性强，隐蔽性好，信号不易被截获，适用于远距离小容量的军事通信。第一条对流层散射通信线路于1955年在美国建立，全长2600公里。中国于50年代中期开始研究，于60年代初研制出对流层散射通信设备。在军事通信中，由于散射通信比短波无线电通信稳定，并可多路传输，比起微波、超短波接力通信来可以不建或少建中间转接站，而且不受高山、海峡、海港等天然障碍地带和被敌占区阻隔的限制，所以在第二次世界大战以后许多国家都大力进行研究开发，用于军事战略通信和战术通信。20世纪60年代以后，随着激光技术与微电子技术的发展，军事无线通信中出现了大气激光通信和红外线通信。大气激光通信是利用大气空间作为激光信号的传输媒介来实现信息传递的。发信时，将传送的信号经信息终端、光调制器及激光器转换为激光信号，然后经光学发射天线将激光信号发射出去，通过大气空间传送到对方；收信时，光学接受天线将激光信号接受下来送至光检测器，转换成电信号到信息终端，信息终端再将电信号转换为原来的话音或图像等信息。大气激光通信的优点是通信容量大，不受电磁干扰，保密性强，设备轻便。但通信距离较近，可靠性较差，且需要比较精密的设备，所以在军事通信中一般最为辅助通信手段，用于边防哨所、海岛之间以及跨越江河峡谷等近距离定点通信。红外线通信则是利用红外线传输信息的一种光通信方式，红外线是一种能在大气空间作直线传输但不能为人眼所觉察的电磁波。红外线通信的优点是：红外线沿一条直线传播，方向性强，不易被敌发现，保密性好，不受天电和其他电磁波的影响，抗干扰性能强，设备简单，造价低廉。主要缺点是受地形、天候和烟尘等影响较大，并且只能在直视距离以内使用，在军事上大多用于战术通信。卫星通信二战以后，军事无线通信技术取得的最大成果是军事卫星通信技术的产生和发展。1945年，美国的克拉克提出了用卫星进行通信的设想。1946年，曾有人用雷达向月球发射微波信号，结果准确的收到了从月面反射的回波，从理论上证明了利用卫星进行无线电通信的可行性。1957年，苏联第一课人造地球卫星发射成功，为卫星通信技术的产生和发展铺平了道路。1958年，美国发射了世界上第一个试验性的有源通信卫星。1960年，美国的皮尔斯等人首次实现了用人造地球卫星Echo-I作无线电反射器，Echo-I是一颗无源通信卫星，靠反射电波来完成通信。由于入射波的能量得不到补充，反而消耗在卫星到地球的路程中，所以地面接收到的信号是很微弱的，只有经过放大才能达到有效通信。经过两年的努力，到1962年利用Echo-I进行北美与欧洲的通信获得了成功。1962年，美国发射了第一个有源通信卫星Telstar。有源通信卫星装有接收机和发射机，可接收和发送信号。通过Telstar通信卫星实现了横跨大西洋的电视和电话传输。卫星通信技术产生以后，立即便用于军事目的。20世纪60年代初，美国军方委托伍德里奇公司研制出“国防通信卫星”并投入使用，成为为美国国防部各部门提供通信线路和直接支援全球军事通信与指挥的系统。1971年至1989年底，美国又发射了16颗更为先进的“国防通信卫星III”。与此同时，美国还发展了各军兵种使用的通信卫星。1978年至80年代末期，美国发射了8颗由TRW公司研制的舰队通信卫星。该系统由美国海军负责管理，约800艘舰船、100艘潜艇和空军的数百架飞机和一些地面终端使用。1976年，美国开始部署空军通信卫星系统，1979年投入使用，1981年开始全面工作，系统连接包括预警机、侦察机、战略轰炸机、洲际导弹指挥所在内的地面和机上终端。90年代以后，美国还研制和发射了具有较强抗核加固的抗干扰能力，能保证和战争条件下通信顺畅的新一代军用通信卫星战略战术和中继卫星（MILSTAR）。除了美国之外，其他国家和国际军事组织也大力发展军事卫星通信技术。北约组织于70年代初发射了3颗“纳托”通信卫星；法国于1984年和1985年分别把“电信-1A”、“电信-2B”发射到地球同步轨道；英国于1969年、1970年、1974年和1988年分别发射了“天网-1”、“天网-2”、“天网-4”军用通信卫星；苏军于1965年发射了“闪电-1”、军事通信卫星74颗，70年代后又发射了改进的“闪电-2”、“闪电-3”卫星近50颗；中国于60年代发射“东方红”地球卫星后，也发展了军事卫星通信。利用人造地球卫星进行军事通信具有通信距离远、传输容量大、可靠性高、灵活性强和造价便宜等优点，成为当代军事通信的理想形式。第二次世界大战以后，在军用无线电通信技术方面，还发展了自动转接的移动通信技术。移动通信即通信双方或一方处于运动状态中，以移动电台通过固定通信台转接进行的通信联络。用于移动通信的主要设备是各种便携式、车载式、船载式的超短波电台和短波电台。通过地面无线电设备与有线电话交换中心连接，移动电话还可与近距离或远距离的有线电话通信。人们早就希望有一种便携的能“自由”通话的工具。20世纪30年代出现了体积小、重量轻的电子管步谈机，采用单工无线电话的工作方式。尽管步话机技术后来有了发展，但由于发射功率小，传输的距离近，而且采用单工方式，送花的同时不能听话，使用不够方便。60年代以后，随着微电子技术和程控交换技术的发展，小型的电台能发射较大功率的信号，固定通信台站可以通过程控交换机接转覆盖区内的任何一个用户。于是移动通信技术迅速地发展起来。移动通信机动灵活，方便迅速，便于军队在机动中及时实施作战指挥，使海陆空军各部队在复杂情况下能够密切配合协同作战，对保障现代条件下的作战具有重要作用。技术发展军用野战电台作为军事通信中特有的通信设备在第二次世界大战以后得到了迅速发展。20世纪50年代，军用野战电台的单边带技术得到了普遍的应用和发展。所谓单边带通信就是发送和接受调幅信号的两个边带中的一个边带信号的无线电通信。单边带电台在传送话音信号时，话音信号和频率合成器产生的高稳定度的低载频信号，加载到发信机的高频信号上，经调制器的作用，产生上下两个载频，再经滤波器把某一边带滤掉，只让另一边带的信号加载到较高的工作频率上，并加以放大，送至天线发射出去。收信机将天线接收射频单边带信号搬回到较低的频率上，并加以放大，送人单边带解调器，在解调器中加入低载频信号，将原话音信号还原出来。单边带技术于1915年发明，1923年进行了横跨大西洋的通信试验，1933年以后为大多数远洋通信所采用。1954年，单边带电台在军用无线电通信系统中迅速发展，取代了普通的调幅电台。50年代，大多数国家特别是发达国家普遍使用了单边带战术电台，美军使用的单边带无线电台既有台式的，也有车载的，可通16路报、2路话、1路传真，功率为10千瓦。20世纪60年代以后，随着半导体技术的产生和发展，军用野战电台由晶体管代替了电子管，并在70年代以后大量采用集成电路和大规模集成电路。军用野战电台向晶体管小型化发展，进一步缩小体积，减轻重量，提高了通信容量和可靠性。美军在50年代营连装备的电台是电子管式的AN/PRC-1型，60年代初装备了除末级外均为晶体管的AN/PRC-25型电台，60年代末装备了全晶体管的 AN/PRC-77型电台，70年代装备了微模组件式的AN/PRC-99型电台。经过更新换代，电台的信道数不断增加，信道间隔进一步缩短，通信距离得到扩展，重量随之减轻，集成化程度提高。美军在80年代初期研制成的产品集成化程度已达20%～40%，到80年代后期达到90%以上，发射功率在20千瓦量级，重量在4公斤左右，可靠性比同类电台提高10倍。在采用晶体管、集成电路、大规模集成电路的同时，60～70年代的军用野战电台实现了多波段、多工种、多用途，以便于各兵种配合作战，减少机种，实现一机多用。80年代以后，各国军队野战电台的发展出现了两大趋势。一是由模拟制向模数兼容和全数字化过渡，运用了数字计算和数字处理技术。将数字技术引进通信设备是80年代军事通信技术出现的新动向。性能良好的数字电路逐步取代了传统的模拟电路，大量涌现的数字器件（数字混频器、数字频率合成器、数字滤波器、数字振荡器等）用于军事通信设备。一些发达国家在野战电台中逐步采用了微处理器。它是由一片或若干片大规模集成电路组成，包括技术逻辑部件、指令处理部件以及控制存储或运算的控制器，具有运算和控制功能。在数字处理技术和微型计算机技术发展的基础上，野战电台的保密技术也得到了发展，特别是采用信号压缩技术和数字加密技术，使无线通信信号被截获和破译的概率大大缩小。采用信号压缩技术发出的信号极其短暂，使人难以截获，即使截获了也难以破译。而数字保密技术可以把密钥数做的很大，使人难以破译。二是采用跳频技术等抗干扰技术。跳频技术就是收发双发电台的工作频率，按预定的顺序在一定的频率范围内作同步快速跳变。早期的无线电操作员采用一个时间表来使用工作频率，而跳频系列则是使用一个码序来决定在某一特定的时间应使用什么频率，工作频率每秒钟可跳变数十次、数百次或更多，跳变的频率范围可宽达数十兆赫。采用这种方式发射的信号，不易被敌方干扰，它是在军事通信中抗干扰的主要措施。德国于1981年研制出CHX200机动式和固定式高频跳频电台系统，1983年研制出SEM172甚高频跳频电台；美国于1982年研制出背负式AN/PRC-117型中频跳频电台；瑞典于1985年研制出甚高频跳频电台；英国也在80年代研制出150系列高频跳频电台，供该国和比利时等许多国家的军队装备。这些跳频电台大多数由微机进行控制，能自动搜索信道，自动变频，抗干扰和保密性能十分良好。

信息时代的新变革 信息时代打信息战争，精确制导武器大量运用，使战争样式发生了巨大变革 。 精确制导武器作为时代产物已成为未来武器发展的重要趋势。其分类主要包 括精确制导导弹和精确制导弹药。导弹有防空、反坦克、空空、空地、（舰）地 、地地战术巡航等；弹药主要有炮弹、炸（舰）弹、激光、电视、红外制导弹药 和末敏弹药等。目前，世界上正在使用的导弹有300多种，可谓种类繁多，用途各 异。制导技术大致可分三种：一是微电子制导技术，各发达国家都把它作为最关 键技术放在军事技术发展的首位，主要包括微波雷达制导、智能制导、卫星制导 和全球定位等；二是光电制导技术，它以激光器和先进探测器为基础，主要应用 于军用卫星、侦察机、舰船和车辆的光电侦察。在监视、预警及火控方面，用于 导弹武器的技术主要有电视、红外、激光、光纤和图像匹配制导等，它们制导精 度高，抗干扰能力强；三是水声制导技术，这是海军特有的一项高科技，主要与 人工智能技术和军用光电子技术相结合，对水雷、鱼雷等水中兵器进行精确制导 。 以美国战斧式导弹为例，这种多用途巡航导弹，可海、空发射，且命中精度 不断提高，其误差已达1米以内，它可由 B—2等飞机在1000多公里以外发射，被 袭击的国家很难对飞机进行报复。 远程化 隐身化 通用化 当前，精确制导武器的发展几乎融入了当今信息时代所有最新的科学技术， 特别是以信息技术为核心的高技术发展成果。近年来，世界一些地区的武装冲突 中几乎到处都有精确制导武器的身影，它正在将人类战争推向一个新的历史阶段 。然而，精确制导武器并没有发展到顶峰，主要军事大国都在总结经验教训，力 争进一步改进。 系列化。其一是精确制导使用上的系列化，如反坦克导弹形成了近程单兵携 带型和中、远程车载式及机载型体系。美军“空地一体”的空中反装甲作战中安 排了三个梯次的火力：4公里以内用 A H— I S“眼镜蛇”直升机发射陶式导弹； 5公里左右用 A H—64“阿帕奇”直升机发射“海尔法”导弹；距离远时由空军的 A—10攻击机发射“小牛”导弹。其二是同类精确制导武器的系列化，如防空导 弹已经形成了便携式、低空近程、中高空远程的系列。其三是精确制导武器自身 形成了不同型号的家族系列，如美军“宝石路”空地炸弹的导引头已经发展了三 代，空军的“响尾蛇”导弹发展改进了11个型号，“小牛”发展了7个型号，并广 泛采用了电视、激光、红外三种制导技术。 智能化。其实，目前的精确制导武器仍不如想像得高，只有50%—60%命中率 ，而提高其智能化水平后情况便大不相同了。主要做法是：（1）红外探测方式从 点源探测向成像探测方向发展，以进一步提高目标探测的精度；（2）探测元件从 单元向多元方向发展；（3）采用多种制导头，以对付不同目标或者软件可调，以 适应打击不同目标的需要；（4）采用复合制导技术；（5）信号处理电路由模拟 式向数字化处理方向发展。 远程化。目前，国外市场正在发展各种远射程的精确制导武器，目的之一便 是提高发射平台的生存概率。如美军正在研制“联合防区外发射武器”，并计划 将现有的“陆军战术导弹系统”（ A T A C M S）的射程提高到150至250公里， 同时改进现有的“战斧”巡航导弹，增加射程，并采用 G P S辅助制导等。其他 国家正在研制的防区外发射武器有：以色列的 R A F A C P O P E R Y（ H A V E N A P）导弹，射程100公里；法国射程为150公里的 A P A C H E子弹药散布 器等。 隐身化。为提高精确制导武器的突防能力，隐身化是重要途径，如美国正在 研制的“联合直接攻击弹药”（ J D A M）和“三军防区外攻击导弹”（ T S S A M）等。然而，法国专家等认为，提高精确制导武器突防能力，与其花很大力 量研究隐身措施，还不如采用现有的超音速攻击，使对方防御系统来不及反应， 同样可以达到提高生存能力的目的。因此，提高精确制导武器攻击速度也成为一 大发展方向。 通用化。对一种导弹进行改进，使其适应其他各种作战任务需要。当前通用 化的渠道至少有3种：将精确制导某个分子系统改装成按模块化制导，如美“陆军 战术导弹系统”（ A T A C M S）为攻击不同目标，可以携带反装甲、攻击硬目 标、反跑道弹头、地雷、反软目标弹药等几种弹头中的任何一种；将一种导弹经 过改造满足另一种作战任务要求。如美“麻雀”空空导弹，经过加装高度表，改 造弹翼，重新设计发射装置，就成了“海麻雀”航空导弹；同一种导弹经改进后 可由不同平台搭载，但仍完成同一种任务。例如“飞鱼”导弹和“战斧”巡航导 弹均可航载，也可以由潜艇发射。目前，大批导弹经改进后，战斗力水平均产生 了新的飞跃。

蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。下面我给大家分享一些大学生蓝牙科技论文，大家快来跟我一起欣赏吧。

蓝牙定位测量

[摘要] 该文描述了一种基于蓝牙的无线室内定位测量系统。一般蓝牙工作使用接收信号强度指示器(RSSI)，进行自动发射功率控制以保证稳定的信噪比。取消反馈系统，并应用RSSI产生一系列新的测试 方法 。系统使用安装在一个单元内的视距无线传播模型，测算基准发射器和便携式接收机之间的距离。该系统设计、运行和测试结果证实, 在存在多径干扰条件下,测量范围平均绝对误差可以达到。

[关键词] 蓝牙 定位测量 RSSI

1 简述

精确度大约1m的蓝牙室内定位测量将有助于扩大新的定位服务(LBS)范围。这些服务包括医用定位服务，具有无线传感器的计算机网络，移动数据探测和跟踪系统，用于安全用途的室内电子地图和具有定位识别的智能装置。

室内定位测量需要发展新技术设备。全球定位系统(GPS)要求视距内有4颗卫星以保证精确3-D定位，因此无法室内应用。无绳电话定位系统精确度只有大约100m。室内短距离(10米半径)内，无线电单元可用于测量位置，基于单元识别，但要求安装许多固定、均距的单元以覆盖给定区域。

蓝牙室内定位测量系统工作描述：在一个室内无线电单元内进行接收功率测量，它常用于跟踪固定基准蓝牙发射器和存在多径干扰的视距信道的便携式接收机之间的距离。

2 接收信号强度指示器(RSSI)定位测量

在蓝牙装置中, 接收信号强度指示器(RSSI)数值通常用于使发射功率最小化，以接收到满意的信噪比的信号。在本系统中反馈系统停止工作，发射机(发射功率PTX)和接收机之间距离能通过使用RSSI测量装置和一个无线电传播模型计算得出。

该方法非常适用于室内定位系统。而 其它 室内无线定位技术都不适用，如到达角度(AOA)法，到达时间(TOA)法，和到达时差(TDOA)法。第一种：AOA法，要求有一个特殊天线阵列用于测量接收信号的角度，成本高昂而且仅适用于专用系统。使用扫描技术要求系统有精确的时钟。便携式设备时钟精确度为1μs，但1m的定位误差要求时钟精确度应达到3ns。

这里使用的无线电波传播模型，其公式如下：

PRX=PTX+GTX+GRX+20log(c/4лf)-10n�(d)(1)

= PTX+GTX+�(d)(2)

其中：PRX是接收功率;PTX是发射功率(dB);GRX和GTX是天线增益(dBi);c是光速();f是中心频率();n是衰减因素(在自由空间为2);d是发射器和接收器之间的距离(m)。

蓝牙系统中使用RSSI直接测量接收功率，由一个内置微处理器将数据 报告 数字指示器。使用该装置，RSSI和接收功率之间的关系曲线如图1。

图1 RSSI与接收功率PRX 关系曲线

分析图1，可以得到RSSI和接收功率PRX关系如下：

PRX =-40dBm+RSSI, RSSI>0dB

-60dBm PRX≤-60dBm+RSSI，0>RSSI>-10dB

PRX≤-62dBm，RSSI=-10dB

因此，基准发射器和便携式接收机之间的距离d满足下列公式：

d=10[( +G)/10n](4)

这里，PRX是测得的RSSI值经过公式(3)计算得出，总天线增益G= GTX+GRX

3 系统构成

该定位系统使用商业化的蓝牙开发套件构成。以个人电脑PC作为蓝牙主机，控制蓝牙模块，如图2所示。

定位应用在射频指令行接口(RFCLI)上完成，指令行起到容许用户控制和接入各种蓝牙软件层的作用。软件层分为主计算机界面(HCI)和蓝牙装置。主机通过通用异步接收/发射(UART)进行有线连接控制。板上的UART(HCI硬件接口)控制基带和射频层。

图2 主机和蓝牙装置之间硬件连接

一个基准发射器与便携式接收机进行通讯联系。首先应禁止蓝牙芯片对功率的控制功能。这样做将阻止两设备交换功率控制信息而保持接收功率在其限定范围内(将导致RSSI读值结果为0)。

测量在两种不同环境条件下进行：

无回声室测量。

在无回声室的测量中，确定天线增益G。测量装置设计模拟自由空间环境，频率范围为2～40GHz，衰减因素n=，多径干扰可忽略。天线放置高度为，天线之间最大距离3m。

天线增益G见公式(4)，因为其他变量已知，通过计算确定G的平均值是。

办公环境测量

在办公室环境中，使用两试验基准线进行RSSI测量，距离增量为

图3 测量布置图

办公室内存在金属反射波，产生多路干扰。桌椅同样含有金属零部件。

在基线1，天线放置高度恒定为。在基线2，天线放置高度恒定为。初步测量显示，设备放置距离地板高度不同，对测量数据有一点影响。

两天线放置在固定的方向和高度，两者在视距范围内，按分段。利用射频通信(RFCOMM)协议产生一双工无线链路。使用频谱分析仪进行校准11个不同的发射功率：+，+，，，，，，，，和。

针对以上11个报告的基准发射功率，便携式接收机读出相对应的RSSI数值。 假如RSSI值非0，每个均测量20次RSSI值, 记录RSSI平均值。这些测量数据，每个均有一个随机载频，频率范围分布在蓝牙带宽(―)之间。假如RSSI数值为0，无接收数据记录，选择不同的发射功率。所有11个发射功率均应进行试验。

分段距离每次递增，至最大值。

对应11个接收的RSSI值，PRxi在每个分段距离均优化到最大发射功率，PTx1=。实际发射功率和最大发射功率之间的差异值Pdiff=(PTx1一PTxi)(dB)，信道与功率呈线性关系，所以通过增加Pdiff将接收到的RSSI值RRxi优化到一恒定发射功率上。

RRxi=PTxi+ Pdiff=PRxi+(PTX1-PTxi)(5)

使用公式(3)和(5)得出：

-40+RSSIi+(PTX1-PTxi)， RSSIi > 0dB

RRxi= -60+RSSIi+(PTX1-PTxi)，RSSIi�0dB，(6)

数据为空，RSSIi = 0dB 或RSSIi =-10dB

对于接收功率指示器，RRX对应非0时的RSSI数据，由下式给定

11

RRX= 1/x∑RRxi (7)

i=1

图4 接收功率RRX 与距离d关系曲线

(标准化发射功率=)

4 结果

接收功率和距离

优化后的接收功率数值RRX对应相应分段距

离d，d是基准发射器和便携式接收器之间的距离。基线1和2在办公环境的测量结果如图4。

图4显示了多径衰减的影响结果，两测量曲线的振幅均随距离增加而减少。而基线1和2位于办公室的不同位置，测量定位的衰减干扰是不同的。

通过传播模型预测RRx的理论数值，其中PTx=, n=2，G= dBi。

距离d的平均绝对误差{公式(4)计算，PTx=, n=2，G= dBi}，对于实际距离和标准偏差如下。

表1 绝对误差和标准偏差

基线1 基线2

平均绝对误差 (m)

标准偏差 (m)

讨论

基于RSSI的蓝牙定位系统测量精度取决以下三因素：

精确的接收功率指示器

蓝牙规格中定义的RSSI值不是专门设计用于测量接收功率(dB)。而RRX作为接收功率指示，可用于距离估算。接收功率测量误差通过利用多路的、优化的发射功率求平均值进行最小化。

在传播模型中正确选择衰减因素和天线增益G。

线性调节分析用于决定衰减因素n和天线增益G，(n=，G=)。这些校正过的数据用在传播模型中，位置精确度将提高约10%。

减小多径干涉的影响

接收功率和距离关系曲线(见图4)，显示两测量设备测试值对理论值的波动和偏差。该图显示了进行时域、频率和发射功率平均后的测量结果。

5 结论

在视距(LOS)无线传播模型中，利用一个简单单元，通过禁止蓝牙(自动)传播功率控制的功能，实现蓝牙接收信号强度指示器RSSI值应用于定位测量。

该技术表明可降低平均绝对定位误差到。这适合于大多室内定位服务。不过，需要注意的是，在强烈的多径干扰下，定位误差仍然存在。绝对位置估算需要平均一系列接近的空间位置以增加可信度。

将来工作可能包括在非LOS条件下完成评价系统。利用三角测量可给出在二维平面上的精确定位信息。

参考文献

[1] A. Harder, L. Song and Y. Wang, Towards an indoor location system using RF singnal strengh in ,(April 2005).

[2] Sheng Zhou and John Pollard, Position Measurement Using Bluetooth in IEEE0098/3036/06,(May 2006).

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