蓝牙RSSI定位入门到精通（1）---三点定位

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蓝牙5.0的发布，降低了功耗，大大提高了定位的准确度和距离，而它的定位–物联网设备又使室内定位更加火热。BLE功能强大，通过它不用连接的特性，可以实现多种功能，可以想象：旅游时走到景点旁，手机自动推送景点介绍；上学时，通过穿戴物联网设备查看是否出勤。本篇主要介绍，通过手机设备模拟信标实现室内实时导航和人员实时定位。

• 实现原理
  由于是手机模拟信标，所以使用传统蓝牙，通过无需连接的特性发送广播获得信标的rssi通过距离算法获得与信标的距离，通过三个信标的距离与坐标用三点定位算法得到手机位置。
  一，安卓蓝牙模块的使用

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1,安卓使用蓝牙模块需要添加权限，在AndroidManifest.xml添加如下代码

 <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH"/>
 <uses-permission android:name="android.permission.BLUETOOTH_ADMIN"/>
 <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_COARSE_LOCATION" />
 <uses-permission android:name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION" />

2,安卓6.0之后，使用蓝牙需要申请权限。所以需要加入如下代码

         ActivityCompat.requestPermissions(this,new String[]
        {Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION},MY_PERISSION);//获得权限

3,现在可以初始化蓝牙，创建蓝牙适配对象和打开蓝牙

     private void init_ble() {
         mBluetoothAdapter= BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();

        if (!mBluetoothAdapter.isEnabled()){
              mBluetoothAdapter.enable();
        }
    }

二，蓝牙注册和广播

1，蓝牙广播

//注册广播搜索蓝牙
    private void registerReceiver() {
        IntentFilter filter = new IntentFilter();//筛选广播
        filter.addAction(BluetoothDevice.ACTION_BOND_STATE_CHANGED);
        filter.addAction(BluetoothAdapter.ACTION_STATE_CHANGED);
        filter.addAction(BluetoothDevice.ACTION_ACL_CONNECTED);
        filter.addAction(BluetoothDevice.ACTION_FOUND);
        filter.addAction(BluetoothAdapter.ACTION_DISCOVERY_FINISHED);
        registerReceiver(mBluetoothReceiver, filter);//注册
    }

2，蓝牙广播和停止广播

    public void start(View view) {
        mBluetoothAdapter.startDiscovery();
        Textview1.setText("开始搜索");

    }

public void end(View view) {
        if(mBluetoothAdapter.isDiscovering())//蓝牙是否在扫描过称中
        mBluetoothAdapter.cancelDiscovery();
        Textview1.setText("停止广播");
    }

3，蓝牙开始广播会创建线程，进行广播的回调。重写onReceive获得RSSI，在回调中尽量将处理放入线程中

    //蓝牙广播接受者
    private BroadcastReceiver mBluetoothReceiver = new BroadcastReceiver(){
        @Override
        public void onReceive(Context context, Intent intent) {

            String action = intent.getAction();
            Textview1.append("\n-------------------------------");
            Textview1.append("\n获得广播："+action);
         if(BluetoothDevice.ACTION_FOUND.equals(action))//发现广播
         {

        new Thread()
        {
            @Override
            public void run() {
                super.run();

                try {
                BluetoothDevice scanDevice = intent.getParcelableExtra(BluetoothDevice.EXTRA_DEVICE);
                   if (scanDevice.getBondState() != BluetoothDevice.BOND_BONDED) //如果没有绑定
                   ｛
                               short rssi = intent.getShortExtra(BluetoothDevice.EXTRA_RSSI, Short.MIN_VALUE);
                               Textview1.append("\n     信标:" + scanDevice.getName() );
                               Textview1.append("\n     address: "+scanDevice.getAddress());
                               Textview1.append("\n     rssi:" + rssi);
                               //获得RSSI
                   ｝
                  
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }.start();

补充，用ble蓝牙

BLE蓝牙使用BluetoothLeScanner来进行扫描

  BluetoothLeScanner scanner=mBluetoothAdapter.getBluetoothLeScanner();
  
  scanner.startScan(mScanCallback);
  
  private ScanCallback mScanCallback = new ScanCallback() {
       @RequiresApi(api = Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
       @Override
     //  public  void onScanResult( BluetoothAdapter device,int rssi,byte[]scan_record)
     //  {
     //      Textview1.append(String.valueOf(rssi));
      // }
       public void onScanResult(int callbackType, final ScanResult result) {
             runOnUiThread(new Runnable() {
                   @Override
                   public void run() {
                      final iBeacon ibeacon = iBeaconClass.fromScanData(result.getDevice(),result.getRssi(),result.getScanRecord().getBytes());
                       Textview1.append( "\n蓝牙名称"+ibeacon.name);
                       Textview1.append("\n" +"蓝牙地址"+ibeacon.bluetoothAddress);
                       Textview1.append( "\n" +"uuid"+ibeacon.proximityUuid);
                       Textview1.append( "\n" +"major"+ibeacon.major);
                       Textview1.append( "\n" +"minor"+ibeacon.minor);
                       Textview1.append( "\n" +"rssi"+ibeacon.rssi);
                       Textview1.append( "\n" +"distance"+ibeacon.distance);
                       Textview1.append( "\n" +"power"+ibeacon.txPower);
                   }
               });
            }



   };

三，距离算法和三点定位算法

1，三点定位算法是最简单的测距方法，距离算法基于无线电衰减模型，rssi与距离的对数正比。即可得到公式
d = 10^((abs(RSSI) - A) / (10 * n))
d - 计算所得距离
RSSI - 接收信号强度（负值）
A - 发射端和接收端相隔1米时的信号强度
n - 环境衰减因子

          double Rssi = Math.abs(rssi);
                               double power = (Rssi - 60) / (10.0 * 3.3);
                               //93=10米    60=1米
                               String location=String.valueOf(Math.pow(10, power));
                               Textview1.append("\n     距离为："+location.substring(0,6)+"米");

2，三点定位算法，在基于无线电衰减模型中能获得固定的一个点坐标。
已知三个信标的坐标，已经通过三个信标的RSSI得到与信标的距离。即可得到定位的坐标。

if (size>=3)//三点定位
                    {
                        double p0_x=Double.parseDouble(Arr_coord.get(0).substring(0,Arr_coord.get(0).indexOf("*")));//截取获得信标的坐标
                        double p0_y=Double.parseDouble(Arr_coord.get(0).substring(Arr_coord.get(0).indexOf("*")+1));
                        double p1_x=Double.parseDouble(Arr_coord.get(1).substring(0,Arr_coord.get(1).indexOf("*")));
                        double p1_y=Double.parseDouble(Arr_coord.get(1).substring(Arr_coord.get(1).indexOf("*")+1));
                        double p2_x=Double.parseDouble(Arr_coord.get(2).substring(0,Arr_coord.get(2).indexOf("*")));
                        double p2_y=Double.parseDouble(Arr_coord.get(2).substring(Arr_coord.get(2).indexOf("*")+1));
                        double a=p0_x-p2_x;
                        double b=p0_y-p2_y;
                        double c= Math.pow(p0_x, 2) - Math.pow(p2_x, 2) + Math.pow(p0_y, 2) - Math.pow(p2_y, 2) + Math.pow(Double.parseDouble(Arr_loc.get(2)), 2) - Math.pow(Double.parseDouble(Arr_loc.get(0)), 2);
                        double d=p1_x-p2_x;
                        double e=p1_y-p2_y;
                        double f=Math.pow(p1_x, 2) - Math.pow(p2_x, 2) + Math.pow(p1_y, 2) - Math.pow(p2_y, 2) + Math.pow(Double.parseDouble(Arr_loc.get(2)), 2) - Math.pow(Double.parseDouble(Arr_loc.get(1)), 2);
                        double x=(b*f-e*c)/(2*b*d-2*a*e);
                        double y=(a*f-d*c)/(2*a*e-2*b*d);
                        String string=String.valueOf(x).substring(0,5)+","+String.valueOf(y).substring(0,5);
                        Textview1.append("\n*************************\n你的坐标为:"+string+"\n*************************");
//Arr_loc存放某个信标的距离
//Arr_coord存放某个信标的x*y坐标
                    }

四，结果和总结

1，获得的坐标有较大的偏移。在现实生活中，由于环境的不同，甚至在空旷地带也无法实现无线电衰减模型。有时还会发生超过10dbm的偏移。如下，为我购买的三个不同的信标测试图。
上面是RSSI的方差，下面是RSSI的强度。在一米内比较准确，一米后，就很难确定位置了。
（甚至有些差的信标，在1米的波动都很大，如绿色线）

2，附上效果图

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