多模信标及多模信标控制系统和多模信标控制方法
【专利摘要】本发明提供一种多模信标及多模信标控制系统和多模信标控制方法，尤其涉及一种适用于蓝牙定位的多模信标、多模信标控制系统和多模信标控制方法。该多模信标包括：蓝牙信标模块，用于广播蓝牙信标信号；无线射频模块，用于收发无线射频信号；以及控制模块，用于获取多模信标的当前状态数据，将该状态数据通过无线射频模块发送至外部，及/或通过无线射频模块从外部接收管理信息，并根据该管理信息对蓝牙信标模块或无线射频模块进行控制。通过该多模信标控制系统，将大量蓝牙信标组成网络，实现对蓝牙信标的监视和控制，降低蓝牙信标的电池功耗，同时支持多模信标的在线升级。
【专利说明】多模信标及多模信标控制系统和多模信标控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种多模信标及多模信标控制系统和多模信标控制方法，尤其涉及一 种适用于蓝牙定位的多模信标、多模信标控制系统和多模信标控制方法。
【背景技术】
[0002] 蓝牙定位是一种基于蓝牙信标ID以及所接收的信号强度指示（Received Signal Strength Indication,简称RSSI)的定位方式。和传统无线定位技术相比，蓝牙定位具有 成本低、使用方便等优点。但是，现有的蓝牙定位技术仍存在如下缺陷。
[0003] 首先，蓝牙定位技术通常需要使用大量的蓝牙信标，而蓝牙通信方式所采用的主 从模式及配对通信方式无法支持与周边同类信标间的直接通信，多个蓝牙信标无法连接成 网。因此，在目前蓝牙定位技术中，各个蓝牙信标都是独立运作而无法组网的。
[0004] 其次，在蓝牙定位系统中，蓝牙信标一般由电池供电。为了延长电池的寿命，需要 尽可能地降低蓝牙信标的功耗。蓝牙信标周期性地向外广播信号，该信号的发送时间间隔 会很大程度上地影响蓝牙信标的功耗和电池寿命。虽然，独立工作的蓝牙信标可以通过内 部时钟将工作模式设置为繁忙和空闲（例如，白天工作于繁忙模式，信号发送的时间间隔 较短；晚上工作于空闲模式，信号发送的时间间隔较长）以节省电量。但是，由于蓝牙信 标不具备与服务器的双向通讯能力，无法根据实时情况动态地调整蓝牙信标的发送时间间 隔，造成大量无用的信号发射，浪费了大部分电能。同时，服务器也无法获取蓝牙信标的电 池状态信息，电池的电量即将耗尽也得不到有效管理。目前，电池电量的维护只能通过人工 检测排查的方式对大量信标逐一进行。因此，在目前蓝牙定位技术中，各个蓝牙信标的工作 无法通过服务器进行有效地监控管理。
[0005] 此外，蓝牙信标在使用过程中还有系统升级的需要。在现有的系统中，由于蓝牙信 标无法组网，使得固件升级无法通过网络进行，只能通过人工方式逐个升级，效率低下，且 工作强度高。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在解决上述技术问题，为此，本发明的目的在于提出一种多模信标、多模 信标控制系统和多模信标控制方法。该多模信标、多模信标控制系统和多模信标控制方法 将大量的蓝牙信标组成网络，实现了一种可管理的蓝牙定位系统，可以实现对大量蓝牙信 标的灵活组网、实现蓝牙信标的实时在线监视与控制，适合大范围应用与商业环境。还可以 支持在线升级等高级功能，能满足各种蓝牙定位商业应用的需求。进一步，在这种蓝牙信标 组成网络的方式中，使得蓝牙信标对电池的功率消耗降低，并且在该蓝牙信标组成的网络 中各类射频信号的干扰很小。同时，该蓝牙信标组成的网络具有较大的信标容量，单一系统 可以支持大量的蓝牙信标。
[0007] 为了实现上述目的，本发明实施例的第一方面提出一种多模信标，该多模信标包 括：蓝牙信标模块，用于广播蓝牙信标信号；无线射频模块，用于收发无线射频信号；以及 控制模块，用于获取多模信标的当前状态数据，将该状态数据通过无线射频模块发送至外 部，及/或通过无线射频模块从外部接收管理信息，并根据该管理信息对蓝牙信标模块或 无线射频模块进行控制。
[0008] 在本发明的一个具体实施例中，状态数据包括信标的工作状态、电池电量、工作参 数中的至少一个。管理信息包括蓝牙信标信号的广播发送时间间隔、蓝牙信标的工作参数、 蓝牙信标信号内容、蓝牙信标模块的更新数据中的至少一个。
[0009] 此外，在本发明的实施例中，多模信标以时分工作的方式发送蓝牙信标信号和无 线射频信号。同时，在本发明的实施例中，多模信标通过媒体访问控制协议来控制不同的无 线射频信号之间的发送顺序。
[0010] 为了实现上述目的，本发明实施例的第二方面提出一种多模信标控制系统，该多 模信标控制系统包括多模信标、网关和服务器。其中，多模信标与网关联接，用于广播蓝牙 信标信号，并向外部发送无线射频信号以传输自身的当前状态数据，并接收网关传递的管 理信息，以及根据管理信息控制自身的工作方式和工作参数。网关与服务器联接，用于接收 多模信标发送的状态数据，并将状态数据传递给服务器，以及接收服务器生成的管理信息， 并向多模信标发送管理信息。服务器用于接收网关传递的状态数据，并根据状态数据生成 管理信息，以及将管理信息发送给网关。
[0011] 在本发明的一个具体实施例中，多模信标包括：该多模信标包括：蓝牙信标模块， 该蓝牙信标模块用于广播该蓝牙信标信号；无线射频模块，该无线射频模块用于收发该无 线射频信号；控制模块，该控制模块用于获取该多模信标的该当前状态数据，将该状态数据 通过该无线射频模块发送至外部，及/或通过该无线射频模块从外部接收该管理信息，并 根据该管理信息对该蓝牙模块或该无线射频模块进行控制。
[0012] 在本发明的一个具体实施例中，不同的蓝牙信标信号和不同的无线射频信号均具 有不同的发送优先级。其中，多模信标根据发送优先级制定蓝牙信标信号和无线射频信号 的发送的先后顺序。
[0013] 优选地，在本发明的实施例中，多模信标以时分工作的方式发送蓝牙信标信号和 无线射频信号。同时，在本发明的实施例中，多模信标通过媒体访问控制协议来控制不同 的无线射频信号之间的发送顺序。
[0014] 为了实现上述目的，本发明实施例的第三方面提出一种多模信标控制方法，包括： 将多模信标的当前状态数据以无线射频信号的方式发送至网关。通过网关中继的方式将状 态数据从多模信标传递至服务器。根据多模信标的状态数据在服务器中生成管理信息。通 过网关中继的方式将管理信息从服务器传递至多模信标。接收管理信息，并根据管理信息 控制蓝牙信标信号的广播。
[0015] 通过本发明的多模信标，使得蓝牙信标之间通过无线射频通讯建立起了组网。通 过这种蓝牙信标组成网络的方式，使得蓝牙信标对电池的功率消耗降低，并且在该蓝牙信 标组成的网络中各类射频信号的干扰很小。同时，该蓝牙信标组成的网络具有较大的信标 容量，可以包含大量的蓝牙信标。
[0016] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中，
[0018] 【图1】根据本发明实施方式1的多模信标控制系统的示意图。
[0019] 【图2】根据本发明实施方式1的多模信标控制系统中的多模信标的结构图。
[0020] 【图3】根据本发明实施方式2的多模信标控制方法的流程图。
[0021] 【图4】根据本发明实施方式3的通过时分工作方式控制蓝牙信标信号与无线射频 的发送的示意图。
[0022] 【图5】根据本发明实施方式4的通过混合MAC协议控制无线射频的发送的示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考 附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反， 本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同 物。
[0024] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"第一"、"第二"等仅用于描述目的，而不 能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定 和限定，术语"相连"、"联接"应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间 接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体 含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，"多个"的含义是两个或两个以上。
[0025] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括 一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部 分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺 序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明 的实施例所属【技术领域】的技术人员所理解。
[0026] 实施方式1
[0027] 本发明的实施方式1提供一种多模信标控制系统。通过该多模信标控制系统，大 量蓝牙信标将能够组成网络。
[0028] 图1是根据本发明实施方式1的多模信标控制系统的示意图。如图1所示，本发 明的多模信标控制系统，包括多模信标10、网关20以及服务器30。其中，多模信标10与网 关20联接，用于广播蓝牙信标信号a，并向外部发送无线射频信号b以传输多模信标10的 当前状态数据d和接收无线射频信号b以接收网关20传递的管理信息c，以及根据管理信 息c控制多模信标10的工作方式和工作参数。网关20与多模信标10的至少部分多模信 标和服务器30联接，用于接收无线射频信号b以接收多模信标10发送的状态数据d，并将 所述状态数据d通过无线射频信号b传递至30服务器，以及接收服务器30生成的管理信 息c，并将管理信息c传递至多模信标10的至少部分多模信标。服务器30与网关20联接， 用于接收无线射频信号b以接收网关20传递的状态数据d，并根据该状态数据d生成管理 信息c，并将管理信息c发送至网关20。
[0029] 图2是根据本发明实施方式1的多模信标控制系统中的多模信标的结构图。如图 2所示，本发明的多模信标10,包括：无线射频模块101，用于收发无线射频信号b。控制模 块102,用于获取多模信标10的当前状态数据d，将该状态数据d通过无线射频模块101发 送至网关20,并通过无线射频模块101接收从网关20所发送的管理信息c，并根据管理信 息c控制蓝牙信标信号a的发送周期或对所述无线射频模块101进行控制；以及蓝牙信标 模块103,用于根据发送周期广播蓝牙信标信号a。
[0030] 在根据本发明的实施方式1中，无线射频模块101向网关20发送无线射频信号 b，网关20接收到无线射频信号b之后，将无线射频信号b传输到服务器30,服务器30根 据无线射频信号b的内容，生成相应的管理信息c，管理信息c以无线射频的方式通过网关 20发送到多模信标10,多模信标10根据管理信息c的内容，控制蓝牙信标信号a的发送周 期，蓝牙信标模块103根据该发送周期发送蓝牙信标信号a，并且根据用户接收并反馈的信 号强度指示RSSI，得出用户对应的位置信息，并且通过蓝牙路由将该用户对应的位置信息 发送给用户，以完成用户的蓝牙定位。
[0031] 优选地，在本发明实施方式1中，状态数据d可包括信标的工作状态、电池电量、工 作参数中的至少一个。此外，管理信息 c可包括蓝牙信标信号的广播发送时间间隔、所述蓝 牙信标的工作参数、所述蓝牙信标信号内容、所述蓝牙信标模块的更新数据中的至少一个。
[0032] 此时，工作状态、电池电量、工作参数等状态数据d通过1蓝牙信标模块103获得 之后传输给所述控制模块102。再由所述控制模块102作为状态数据d控制所述无线射频 模块101发送至网关20,经网关20中继至服务器30。服务器30可根据所接收到的状态数 据d来生成管理信息并发出，例如当服务器30检测到多模信标的电池电量较低，可发送管 理信息c降低多模信标10发送蓝牙信标信号a的频率，以降低多模信标10中的蓝牙信标 的功耗，以延长电池的使用寿命。服务器30还可根据蓝牙定位系统所接收到及/或所计算 出的某一多模信标的周围用户位置、周围用户数量信息来调整该多模信标的蓝牙信标信号 a的发送周期。若服务器30通过蓝牙定位系统检测到某一多模信标10的周围用户数量很 少并且用户位置非常分散，即基本没有用户发出蓝牙定位请求，则发送管理信息c降低多 模信标10发送蓝牙信标信号a的频率，以降低多模信标10中的蓝牙信标的功耗，以延长电 池的使用寿命。并且当有蓝牙信标模块103的版本更新数据时，服务器30可将该数据经网 关20通过无线射频信号传输至多模信标10,多模信标10的控制装置101通过无线射频模 块102接收更新数据，并将所接收到的更新数据传输给蓝牙信标模块103,由该蓝牙信标模 块103执行版本更新。当本发明应用于大型购物中心等设施时，服务器30还可经网关20 通过无线射频信号将相关促销信息、广播信息等内容信息推送至各个多模信标10,还可根 据各个多模信标的位置，将其附近店铺、设施的相关信息经网关20通过无线射频信号传输 至多模信标10,多模信标10的控制装置101通过无线射频模块102接收这些信息，并将所 接收到的信息传输给蓝牙信标模块103,由该蓝牙信标模块103更新蓝牙信标的信号内容。
[0033] 此外，在本发明实施方式1中，网关20由无线射频通讯单元和以太网网络（或 WiFi网络）通讯单元等构成，并且网关20作为多模信标10与服务器30之间的中继设备采 用了多网关架构。当多模信标控制系统内的流量负载较大时，多个网关20可以相互配合动 态的分配流量负载，这就避免了由于单一网关性能不足而导致的系统瘫痪的问题。同时，在 本发明实施方式1中，服务器30还提供图形用户界面，为用户监视控制蓝牙信标提供了平 台，并且还采用了主从双机热备份的方式，即当一台服务器30出现问题时，多模信标控制 系统将自动调用另一台服务器，而不会任务中断的情况。
[0034] 优选地，在本发明实施方式1中，不同的蓝牙信标信号a和不同的无线射频信号b 具有不同的发送优先级。由此，多模信标10可以通过时分工作的方式，根据不同的发送优 先级来发送蓝牙信标信号a和无线射频信号b。通过这种时分工作方式，降低了由于无线 射频信号b的射频前端不理想而导致的射频干扰。
[0035] 同时，在本发明实施方式1中，多模信标10通过媒体访问控制协议来控制不同的 无线射频信号b的发送。通过媒体访问控制协议的使用，无线射频信号b之间的干扰减小， 进而多模信标控制系统的容量得到明显提高。
[0036] 通过采用上述多模信标控制系统，本实施方式1使得蓝牙信标之间通过无线射频 通讯建立起了组网。通过这种组网，可以对大量的蓝牙信标进行监控，进而调整各个蓝牙信 标的功耗。同时，通过这种组网，可以有效地对不同信号的发送进行相应的控制，进而增加 蓝牙定位系统的容量，并降低不同信号之间的干扰。
[0037] 实施方式2
[0038] 本发明的实施方式2提供一种多模信标控制方法。通过该多模信标控制方法，大 量蓝牙信标将能够组成网络。
[0039] 图3是根据本发明实施方式2的多模信标控制方法的流程图。如图3所示，本发 明的多模信标控制方法，包括：
[0040] 步骤S101，将多模信标的当前状态数据以无线射频信号的方式发送至网关。优选 地，在根据本发明实施方式2中，不同的蓝牙信标信号和不同的无线射频信号具有不同的 发送优先级。由此，多模信标控制方法可以通过时分工作的方式，根据不同的发送优先级来 发送蓝牙信标信号和无线射频信号。通过这种时分工作方式，降低了由于无线射频信号的 射频前端不理想而导致的射频干扰。同时，在本发明实施方式2中，多模信标控制方法通过 媒体访问控制协议来控制不同的无线射频信号的发送。通过媒体访问控制协议的使用，无 线射频信号之间的干扰减小，进而系统容量得到明显提高。
[0041] 步骤S102,通过网关中继的方式将状态数据从多模信标传递至服务器。优选地，在 本发明实施方式2中，采用了多网关架构，当发送无线射频信号或接收管理信息时，若流量 负载较大，则多个网关可以相互配合动态的分配流量负载，这就避免了由于单一网关性能 不足而导致的系统瘫痪的问题。同时，在本发明实施方式2中，服务器还采用了主从双机热 备份的方式，即当一台服务器出现问题时，多模信标控制方法将自动调用另一台服务器，而 不会任务中断的情况。
[0042] 步骤S103,根据多模信标的状态数据在服务器中生成管理信息。
[0043] 步骤S104,通过网关中继的方式将管理信息从服务器传递至多模信标。优选地，在 根据本发明实施方式2中，管理信息包括用户位置以及用户数量。
[0044] 步骤S105,接收管理信息，并根据管理信息控制蓝牙信标信号的广播。其中，多模 信标控制方法根据用户位置以及用户数量来调整蓝牙信标信号的发送周期。若通过管理信 息检测到用户数量很少并且用户位置非常分散，即基本没有用户发出蓝牙定位请求，则多 模信标控制方法将降低发送蓝牙信标信号的频率，以降低蓝牙信标的功耗，以延长电池的 使用寿命。
[0045] 通过采用上述多模信标控制方法，本实施方式2使得蓝牙信标之间通过无线射频 通讯建立起了组网。通过这种组网，可以对大量的蓝牙信标进行监控，进而调整各个蓝牙信 标的功耗。同时，通过这种组网，可以有效地对不同信号的发送进行相应的控制，进而增加 蓝牙定位系统的容量，并降低不同信号之间的干扰。
[0046] 实施方式3
[0047] 本发明的实施方式3提供一种多模信标控制系统。通过该多模信标控制系统，大 量蓝牙信标将能够组成网络。
[0048] 图4是根据本发明实施方式3的通过时分工作方式控制蓝牙信标信号a与无线射 频信号b的发送的示意图。处于相同频段的蓝牙信标信号a与无线射频信号b可能会出现 同频干扰；即便蓝牙信标信号a与无线射频信号b处于不同频段，由于射频前端并不理想， 无线射频信号b与蓝牙信标信号a之间会互相干扰。在本发明实施方式3中，为了降低蓝 牙信标信号a与无线射频信号b之间的干扰，多模信标控制系统采用了时分工作方式。在 某一个特定时刻，只有一个无线射频信号b在被发射，或者只有一个蓝牙信标信号a在被发 射。同时，蓝牙信标信号和不同无线射频的发射时序的安排是由信号所携带的消息类型与 优先级决定。
[0049] 在本发明实施方式3中，蓝牙信标模块103发送的蓝牙信标信号a主要用来定位 和标识。而无线射频信号b主要用来向服务器发送工作状态报告，以及接收服务器下发的 控制指令。不同的射频消息有着不同的优先级，优先级较高的消息优先发送。消息优先级 设置如表1所示：
[0050]
【权利要求】
1. 一种多模信标，其特征在于，包括： 蓝牙信标模块，用于广播蓝牙信标信号； 无线射频模块，用于收发无线射频信号；以及 控制模块，用于获取所述多模信标的当前状态数据，将所述状态数据通过所述无线射 频模块发送至外部，及/或通过所述无线射频模块从外部接收管理信息，并根据所述管理 信息对所述蓝牙信标模块或所述无线射频模块进行控制。
2. 根据权利要求1所述的多模信标，其特征在于： 所述状态数据包括所述信标的工作状态、电池电量、工作参数中的至少一个； 所述管理信息包括所述蓝牙信标信号的广播发送时间间隔、所述蓝牙信标的工作参 数、所述蓝牙信标信号内容、所述蓝牙信标模块的更新数据中的至少一个。
3. 根据权利要求1所述的多模信标，其特征在于： 所述多模信标以时分工作的方式发送所述蓝牙信标信号和所述无线射频信号。
4. 根据权利要求1所述的多模信标，其特征在于： 所述多模信标通过媒体访问控制协议来控制不同的所述无线射频信号之间的发送顺 序。
5. -种多模信标控制系统，其特征在于，包括多模信标、网关和服务器，其中： 所述多模信标，与所述网关联接，用于广播蓝牙信标信号，并向所述网关发送无线射频 信号以传输自身的当前状态数据，并接收所述网关传递的管理信息，以及根据所述管理信 息控制自身的工作方式和工作参数； 所述网关，与所述服务器联接，用于接收所述多模信标发送的所述状态数据，并将所述 状态数据传递给所述服务器，以及接收所述服务器生成的所述管理信息，并向所述多模信 标发送所述管理信息；以及 所述服务器，用于接收所述网关传递的所述状态数据，并根据所述状态数据生成所述 管理信息，以及将所述管理信息发送给所述网关。
6. 根据权利要求5所述的多模信标控制系统，其特征在于： 所述多模信标，包括： 蓝牙信标模块，所述蓝牙信标模块用于广播所述蓝牙信标信号； 无线射频模块，所述无线射频模块用于收发所述无线射频信号；以及 控制模块，所述控制模块用于获取所述多模信标的所述当前状态数据，将所述状态数 据通过所述无线射频模块发送至所述网关，及/或通过所述无线射频模块从所述网关接收 所述管理信息，并根据所述管理信息对所述蓝牙模块或所述无线射频模块进行控制。
7. 根据权利要求5所述的多模信标控制系统，其特征在于： 不同的所述蓝牙信标信号和不同的所述无线射频信号均具有不同的发送优先级，其 中，所述多模信标根据所述发送优先级制定所述蓝牙信标信号和所述无线射频信号的发送 的先后顺序。
8. 根据权利要求5所述的多模信标控制系统，其特征在于： 所述多模信标以时分工作的方式发送所述蓝牙信标信号和所述无线射频信号。
9. 根据权利要求5所述的多模信标控制系统，其特征在于： 所述多模信标通过媒体访问控制协议来控制不同的所述无线射频信号之间的发送顺 序。
10. -种多模信标控制方法，包括： 将多模信标的当前状态数据以无线射频信号的方式发送至网关； 通过所述网关中继的方式将所述状态数据从所述多模信标传递至服务器； 根据所述多模信标的所述状态数据在所述服务器中生成管理信息； 通过所述网关中继的方式将所述管理信息从所述服务器传递至所述多模信标；以及 接收所述管理信息，并根据所述管理信息控制所述蓝牙信标信号的广播。
【文档编号】H04W84/18GK104144481SQ201410188738
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】杨光华 申请人:杨光华