2.2 定位系统服务器端软件设计

服务器端使用Asp.net开发，具备以下3项主要功能：在线书籍查询；在线帮助服务；客户端配置更新。

当接收到客户端书籍查询请求时，在线书籍查询根据请求类型查询数据库系统并以XML文档的形式返回结果。书籍信息包括书名，作者，所在的书架，这样通过书架位置就可以大致确定书的确切位置。所有数据利用无线网络传输，极大地方便了用户。

图书馆地形信息以及蓝牙点分布图的数据储存在数据库中。地形信息包括图书馆的形状以及各个书架的位置、长度，以数据库表的形式存放。蓝牙信号发射点分布图包括每个蓝牙信号发射点位置，惟一标识符(ID)。手机客户端可以通过客户端自动更新模块获得这些信息。

3 关键技术的设计与研究

3.1 蓝牙定位原理

3.1.1 传统测量算法

(1)通过传播时间测量方法

它通过在已知传播速度的情况下，无线电波传播的距离与它传播的时间成正比。但上述方法存在两个问题，影响了方法的使用性：

时钟精度 因为蓝牙信号的传播速度很快，又考虑到各种延迟，所以为了减小测量误差必须使用高精度的时钟，时间单位采用ns，这对硬件的要求过高，不实用。

时钟同步 参与同一个定位过程的参考点之间必须保证时钟的同步，这样才能保证测量结果的正确性和精度。

(2)信号衰减测量方法

在理想的传播环境下，无线信号的衰减与1／r2成正比(其中r为传播距离)。但实际上，无线信号在空间传播时能量的衰减是多种因素共同作用的结果，而不单单与传播距离有关。在一个地形地物较为复杂的环境中，无线信号传播时的衰减会受到反射、折射、多径效应等多种因素的影响，所以这种利用能量衰减测量距离的方法不如传播时间测量方法精度高。

3.1.2 改进的TOA算法

从可行性和精度两个方面综合考虑之后，我们决定采用依靠经验的定位方法：它同样是基于无线电波能量来定位的，不同的是它不是根据能量衰减与距离平方的正比关系来计算距离，而是通过一个数据库来记录一定数量的参考位置的信号强度，然后把待测物体检测到的信号强度与之相比而得到待测物体的信号强度。如果参考位置足够多的话，这种方法具有很好的精度，并且不受实际地理位置的影响，因为参考位置正是从实际的测量中来的。这种方法的一个缺陷是它要求每次实施时要测量大量的参考位置上的信号强度，并且随着时间推移，地理环境必定会有所改变，这时又要对所有的参考位置重新进行测量。

如图4所示，系统从检测到的有效蓝牙点(通过ID判断)选取三个点利用图3所示方法定位。我们检测到的信号强度值在263～230，随着距离增大而减小，但不是线性变化。通过数据分析发现0～3 m，3～6 m，6～9 m区间内可以近似成三个线性区间。于是分别测量并统计了一些蓝牙点0，3，6，9 m的信号强度值，用来辅助计算。蓝牙信号强度数据拟合结果如图5所示。