在非连接状态下获取传感数据的传感器、智能设备及方法
【专利摘要】本发明提供一种在非连接状态下获取传感数据的传感器、智能设备及方法，其中，所述传感器包括：传感模块，所述传感模块检测传感数据；传感数据封装模块，所述传感数据封装模块将所述传感数据封装到遵循蓝牙协议4.0的可连接的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向蓝牙广播数据包的有效载荷数据段；蓝牙发送模块，所述蓝牙发送模块将所述可连接的无定向蓝牙广播数据包或所述不可连接的无定向蓝牙广播数据包向外广播。该方案有效解决了现有技术中需要逐一进行连接并传输数据导致传输效率很低、客户体验差的技术问题。
【专利说明】在非连接状态下获取传感数据的传感器、智能设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及通信技术。更具体地，涉及在非连接状态下获取传感数据的传 感器、智能设备及方法。
【背景技术】
[0002] 当前，随着低功耗传感器技术、移动互联网的快速发展，智能外设、可穿戴设备 (类似智能手表、手环、戒指等）层出不穷成为一种趋势；用户在使用这些设备的时候都需 要跟智能手机等智能设备同步数据，智能外设与智能手机或其他智能设备传输数据的体验 一直得不到很好的解决。
[0003] 蓝牙4. 0作为一种迅猛发展的支持设备短距离通信（一般100m内）的无线电技 术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信 息交换。利用蓝牙4. 0能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化 设备与因特网的通信，从而使数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用 分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的 2.4GHz ISM(即工业、科学、医学）频段。
[0004] 在利用蓝牙4. 0同智能手机或其他智能设备传输数据的情况下，通常的技术方案 是蓝牙设备先广播，然后智能手机扫描发现蓝牙设备，再配对读取蓝牙服务获取数据；在传 统的技术方案中如果长时间的保持链接，蓝牙设备断线率会比较高（可能因为信号受到干 扰或者距离的变化等等原因），断线之后只能重新连接、配对、获取数据，更重要的是会造成 部分或全部数据的丢失，用户体验很差。另外，利用蓝牙接口建立连接后，蓝牙设备仅能和 智能手机进行一对一或至多一对七的数据传输。在需要蓝牙设备及时将相同数据传输到更 多个设备的情况下，需要逐一进行连接并传输数据，传输效率很低。
【发明内容】
[0005] 针对上述需要逐一进行连接并传输数据导致传输效率很低、客户体验差的问题， 本发明提供一种在非连接状态下发送传感数据的智能传感器，至少包括：传感模块，传感模 块用于检测传感数据；传感数据封装模块，传感数据封装模块用于将传感数据封装到遵循 蓝牙协议4. 0的可连接的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向蓝牙广播数据包的 有效载荷数据段；蓝牙发送模块，蓝牙发送模块用于将可连接的无定向蓝牙广播数据包或 不可连接的无定向蓝牙广播数据包向外广播。
[0006] 优选地，传感数据为温度数据或湿度数据或运动热量消耗数据。
[0007] 本发明还提供一种在非连接状态下获取传感器数据的智能设备，包括：蓝牙接口 模块，蓝牙接口模块用于接收来自外部传感器的遵循蓝牙协议4.0的可连接的无定向蓝牙 广播数据包或不可连接的无定向蓝牙广播数据包，其中可连接的无定向蓝牙广播数据包或 不可连接的无定向蓝牙广播数据包包括有效载荷数据段；传感数据解析模块，传感数据解 析模块用于对所接收的可连接的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向蓝牙广播数 据包进行解析，从有效载荷数据段获得传感数据；显示模块，显示模块用于显示传感数据。
[0008] 优选地，智能设备进一步包括语音播报模块，语音播报模块用于语音播报传感数 据。
[0009] 优选地，传感数据为温度数据或湿度数据或运动热量消耗数据。
[0010] 优选地，智能设备为智能手机或平板电脑或PDA。
[0011] 此外，本发明还提供一种利用蓝牙4. 0协议在非连接状态下获取传感器数据的方 法，包括以下步骤：传感器检测传感数据，并将传感数据封装到遵循蓝牙4. 0协议的可连接 的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向数据包的有效载荷数据段；传感器广播遵循 蓝牙4. 0协议的可连接的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向数据包；智能设备接 收遵循蓝牙4. 0协议的可连接的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向数据包并解 析出可连接的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向数据包的有效数据载荷段，获取 传感数据。
[0012] 优选地，传感数据为温度数据或湿度数据或运动热量消耗数据。
[0013] 通过上述技术方案，本发明能够实现智能设备在蓝牙设备的广播阶段，即获取蓝 牙设备传输的传感数据，无须建立进一步的数据链接，能够实现一个蓝牙设备同时向多个 智能设备的高效率数据传输，简化了智能设备读取智能外设数据的读取操作，大大改善了 用户体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是现有技术的利用蓝牙进行数据传输的一般流程图；
[0015] 图2是现有技术的蓝牙4. 0协议的蓝牙广播数据包格式示意图；
[0016] 图3是根据本发明一个实施例的智能传感器的结构示意图；
[0017] 图4是根据本发明一个实施例的蓝牙广播数据包的格式示意图；
[0018] 图5是根据本发明一个实施例的智能手机的结构示意图；
[0019] 图6是根据本发明一个实施例的智能手机接收非连接的传感数据的流程图；
[0020] 图7是根据本发明一个实施例的蓝牙广播数据包的格式示意图；
[0021] 图8是根据本发明一个实施例的蓝牙广播数据包格式示意图；
[0022] 图9是根据本发明一个实施例的蓝牙广播数据包格式示意图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合具体实施例对本发明详细描述，但本发明不局限于所列举的实施例。
[0024] 图1是现有技术的利用蓝牙4. 0协议进行数据传输的一般流程图。在利用蓝牙 4. 0协议进行数据通信时，首先智能手机开启蓝牙功能S101，工作于蓝牙主设备，依一定的 发射功率在2. 4GHz频段向周围一定距离范围内（例如，1-100米）的蓝牙从设备发起扫描 查找S102。此时，蓝牙从设备需要处于可被查找状态，S卩，也开启蓝牙功能S103,向外部发 送广播包S104。智能手机从扫描得到的蓝牙从设备列表中，选择期望的蓝牙从设备进行配 对S105。此时需要在智能手机上输入蓝牙从设备的配对密码，配对成功后S106,蓝牙主设 备即记录蓝牙从设备的地址，完成配对。蓝牙从设备会记录蓝牙主设备的信任信息，此后蓝 牙主设备或从设备都可以发起请求建立链路S107。链路建立成功后，主从两端之间即可进 行单向或双向的数据传输S108。在通信状态下，主设备和从设备都可以发起断链，或者等数 据传输完成后，自动拆除链路S109。
[0025] 蓝牙4. 0协议广播可以设置以下几种类型：
[0026] 1)可连接无定向广播（ADV_IND);
[0027] 2)可连接定向广播（ADV_DIR_IND);
[0028] 3)可扫描无定向广播（ADV_SCAN_IND);
[0029] 4)不可连接无定向广播（ADV_N0N_C0NN_IND);
[0030] 5)扫描回复广播（ADV_SCAN_RSP)。
[0031] 所谓定向和无定向是针对广播的对象而言的，如果是针对特定对象的广播（在广 播包中会包含目标对象的设备地址）就是定向广播，反之就是无定向。可连接和不可连接 是指是否接受连接请求，如果是不可连接的广播类型，它将不回应连接请求。可扫描类型是 指回应扫描请求。本发明针对可连接无定向广播数据包和不可连接无定向广播数据包进行 进一步的改造利用。
[0032] 蓝牙4. 0协议的广播数据包格式见图2。其中，同步码、信道、地址和ADV_PUD_TYPE 均为蓝牙协议的标准组成部分。同步码为时钟信号；信道为所选择的信道类型；地址为发 送广播的设备地址；ADV_PUD_TYPE选择广播包是一个可连接无定向广播数据包或不可连 接的不定向广播数据包。后面是可变长度载荷和校验。
[0033] 本发明通过对蓝牙4. 0协议的广播数据包进行延伸定义，使其携带一定的有效载 荷数据，通过对有效载荷数据进一步定义解析，从而在配对进行前就完成蓝牙4. 0协议从 设备向蓝牙主设备的数据广播传输，无须进行进一步的链路建立。
[0034] 以下通过具体实施例说明本发明的智能设备、智能传感器及方法。
[0035] 实施例1
[0036] 将带有蓝牙4. 0接口、检测周围环境温度的智能传感器布置于智能手机、平板电 脑等所在的环境中，例如商场或会场中。智能手机、平板电脑等可以是苹果操作系统或安卓 系统。智能传感器1包括：至少一个温度传感模块11，其进行环境温度检测；一个传感数据 封装模块12,其用于将环境温度数据封装到遵循蓝牙协议4. 0的不可连接的无定向蓝牙广 播数据包中；以及一个蓝牙发送模块13,其用于将包含温度传感数据的蓝牙广播数据包向 周围发送广播，其结构示意图见图3。
[0037] 温度传感模块进行环境温度检测。在完成温度检测后，传感数据封装模块将环境 温度数据，例如，22°C，封装到遵循蓝牙协议4. 0的不可连接的无定向蓝牙广播数据包中。 在蓝牙广播数据包中定义有效载荷数据段，传感模块所检测的温度数据即被嵌入到该有效 载荷数据段。广播的蓝牙数据包格式如图4所示。其中，同步码、信道、地址和ADV_PUD_TYPE 均为蓝牙协议的标准组成部分。同步码为时钟信号；信道为所选择的信道类型；地址为广 播的自身的设备地址；ADV_PUD_TYPE选择广播包是一个不可连接的不定向广播数据包。有 效载荷数据即温度传感数据。循环冗余检验（以下简称CRC)校验码用于对所传输数据进行 循环冗余检验。接着，蓝牙发送模块将封装好的不可连接的无定向蓝牙广播数据包在商场 或会场中进行广播发送。在蓝牙有效接收范围内的智能手机均可扫描接收到该广播数据。
[0038] 用于接收该智能传感器所发送广播的智能手机包括：蓝牙接收模块21，其接收来 自外部传感器的遵循蓝牙协议4.0的不可连接的无定向蓝牙广播数据包，其中不可连接 的无定向蓝牙广播数据包包括有效载荷数据段；传感数据解析模块22,其对所接收的不可 连接的无定向蓝牙广播数据包进行解析，从有效载荷数据段获得温度传感数据；显示模块 23,其显示所述传感数据。其结构示意图见图5。智能手机以非连接方式获取智能传感器的 传感数据的流程图如图6所示。首先，智能传感器检测传感数据S201，然后将传感数据封装 到不可连接的非定向蓝牙广播数据包的有效载荷段S202中，接着，智能传感器的蓝牙模块 循环地蓝牙广播不可连接的非定向蓝牙广播数据包S203,智能手机开启蓝牙后，蓝牙接口 模块接收环境中（会场、商场）智能传感器广播的不可连接的无定向蓝牙广播数据包S204。 接着，智能手机的传感数据解析模块将传感数据从不可连接的无定向蓝牙广播数据包中的 有效数据载荷段解析出来S205,并利用接收的CRC数据对接收数据进行CRC校验。最后将 传感数据发送到显示模块进行显示S206,例如，22°C。
[0039] 智能手机也可以包括语音播报模块，对温度传感数据进行语音播报。例如，可以设 定其播报格式为"现在的环境温度是22°C "。
[0040] 也可以将传感数据封装模块改造为将环境温度数据封装到遵循蓝牙协议4. 0的 可连接的无定向蓝牙广播数据包中，将传感数据解析模块改造为对所接收的可连接的无定 向蓝牙广播数据包进行解析，以及将该实施例中的不可连接的不定向广播数据包全部替换 成可连接的不定向广播数据包，而获取温度传感数据的方法不必改变。
[0041] 通过实施例1，本发明能够实现智能手机在智能传感器的广播阶段，即获取智能传 感器传输的温度传感数据，无须建立进一步的数据链接，能够实现一个智能传感器同时向 多个智能手机的高效率数据传输，简化了智能手机读取智能传感器数据的读取操作，大大 改善了用户体验。
[0042] 实施例2
[0043] 类似地，将带有蓝牙接口、检测周围环境湿度的智能传感器布置于智能手机、平板 电脑等所在的环境中，例如商场或会场中。智能传感器包括：至少一个湿度传感模块，其进 行环境湿度检测；一个传感数据封装模块，其将环境湿度数据封装到遵循蓝牙协议4. 0的 不可连接的无定向蓝牙广播数据包中；以及一个蓝牙发送模块，其将包含湿度传感数据的 蓝牙广播数据包向周围发送广播。
[0044] 在湿度传感模块完成湿度检测后，传感数据封装模块将获得的湿度传感数据嵌入 到不可连接的无定向蓝牙广播数据包中。具体地，湿度数据被嵌入到不可连接的无定向蓝 牙广播数据包的有效载荷数据段中。这种不可连接的无定向蓝牙广播数据包格式如图7。 同步码、信道、地址和ADV_PUD_TYPE定义同上，有效载荷数据为湿度传感数据。然后，蓝牙 发送模块将封装好的不可连接的无定向蓝牙广播数据包在商场或会场中进行广播发送。在 蓝牙有效接收范围内的与实施例1中相同的智能手机均可扫描接收到该广播数据，从该数 据包中拆解出有效载荷数据，并利用接收的CRC数据对接收数据进行CRC校验。例如，湿度 70%。以此方式，进入该环境的所有智能手机都可以接收该广播消息。
[0045] 同实施例1相类似地，也可以将传感数据封装模块改造为将环境湿度数据封装到 遵循蓝牙协议4. 0的可连接的无定向蓝牙广播数据包中，将传感数据解析模块改造为对所 接收的可连接的无定向蓝牙广播数据包进行解析，以及将该实施例中的不可连接的不定向 广播数据包全部替换成可连接的不定向广播数据包，而获取湿度传感数据的方法不必改 变。
[0046] 通过实施例2,本发明能够实现智能手机在智能传感器的广播阶段，即获取智能传 感器传输的湿度传感数据，无须建立进一步的数据链接，能够实现一个智能传感器同时向 多个智能手机的高效率数据传输，简化了智能手机读取智能传感器数据的读取操作，大大 改善了用户体验。
[0047] 实施例3
[0048] 类似地，将带有蓝牙接口、能够检测周围环境温度和湿度等多种传感信息的多信 息融合的传感器布置于智能手机、平板电脑等所在的环境中，例如商场或会场中。智能传感 器包括：至少一个湿度传感模块，其进行环境湿度检测；至少一个温度传感器，其进行环境 湿度检测；一个传感数据封装模块，其将环境温度传感数据和湿度传感数据封装到遵循蓝 牙协议4.0的不可连接的无定向蓝牙广播数据包中；以及一个蓝牙发送模块，其将包含湿 度传感数据的蓝牙广播数据包向周围发送广播。
[0049] 在湿度传感模块完成湿度检测后，传感数据封装模块将获得的温度传感数据和湿 度传感数据嵌入到不可连接的无定向蓝牙广播数据包中，具体地，湿度数据被嵌入到不可 连接的无定向蓝牙广播数据包的有效载荷数据段的不同数据部分中。其格式如图8所示。 温度在前，湿度在后；当然也可以湿度在前，温度在后。然后，蓝牙发送模块将封装好的不可 连接的无定向蓝牙广播数据包在商场或会场中进行广播发送。同步码、信道、地址和ADV_ PUD_TYPE定义同上。在蓝牙有效接收范围内的与实施例1中相同的智能手机均可扫描接收 到该广播数据，从该数据包中拆解出有效载荷数据，并利用接收的CRC数据对接收数据进 行CRC校验。例如，温度22°C，湿度70%。以此方式，进入该环境的所有智能手机都可以接 收该广播消息。
[0050] 同实施例1相类似地，也可以将传感数据封装模块改造为将环境温度、湿度数据 封装到遵循蓝牙协议4. 0的可连接的无定向蓝牙广播数据包中，将传感数据解析模块改造 为对所接收的可连接的无定向蓝牙广播数据包进行解析，以及将该实施例中的不可连接的 不定向广播数据包全部替换成可连接的不定向广播数据包，而获取为温度、湿度传感数据 的方法不必改变。
[0051] 通过实施例3,本发明能够实现智能手机在智能传感器的广播阶段，即同时获取多 信息融合的智能传感器传输的温度和湿度传感数据，无须建立进一步的数据链接，能够实 现智能传感器同时向多个智能手机高效率地传输多种传感数据，简化了智能手机读取智能 传感器数据的读取操作，大大改善了用户体验。
[0052] 实施例4
[0053] 类似地，智能传感器还可以是带有蓝牙4.0接口、检测运动所消耗热量的智能热 量消耗计算设备。其可以布置于智能手机、平板电脑等所在的环境中，例如健身房或体育馆 中。检测运动所消耗热量的蓝牙设备在一段体育运动完成后计算总热量消耗和平均热量消 耗，将获得的热量数据嵌入到不可连接的无定向蓝牙广播数据包中，在环境中进行广播。不 可连接的无定向蓝牙广播数据包格式见图9。在蓝牙有效接收范围内的智能手机均可扫描 接收到该广播数据，从该数据包中拆解出有效载荷数据，并利用接收的CRC数据对接收数 据进行CRC校验。例如，平均热量消耗350卡路里/小时，共消耗700卡路里。以此方式， 进入该环境的所有锻炼者智能手机都可以接收到该广播消息。
[0054] 同实施例1相类似地，也可以将传感数据封装模块改造为将运动所消耗热量的数 据封装到遵循蓝牙协议4. 0的可连接的无定向蓝牙广播数据包中，将传感数据解析模块改 造为对所接收的可连接的无定向蓝牙广播数据包进行解析，以及将该实施例中的不可连接 的不定向广播数据包全部替换成可连接的不定向广播数据包，而获取运动所消耗热量的数 据数据的方法不必改变。
[0055] 通过实施例4,本发明能够实现智能手机在智能传感器的广播阶段，即获取智能传 感器传输的多种运动消耗热量数据，无须建立进一步的数据链接，能够实现一个智能传感 器同时向多个智能手机的高效率数据传输，简化了智能手机读取智能传感器数据的读取操 作，大大改善了用户体验。
[0056] 实施例5
[0057] 类似地，将带有蓝牙4. 0接口、可编辑文本短消息的蓝牙设备布置于智能手机、平 板电脑等所在的环境中，例如商场、专卖店或广场中。发送者通过蓝牙设备将欲推送的多媒 体短消息，嵌入到不可连接的无定向蓝牙广播数据包中，在该环境中进行广播。不可连接的 无定向蓝牙广播数据包格式同实施例2。在蓝牙有效接收范围内的智能手机均可扫描接收 到该广播数据，从该数据包中拆解出有效载荷数据，并利用接收的CRC数据对接收数据进 行CRC校验。例如，商品促销信息、公益宣传、安全提示灯。以此方式，进入该环境的所有锻 炼者智能手机都可以接收到该广播消息。
[0058] 通过实施例5,本发明能够实现智能手机在蓝牙设备的广播阶段，即获取蓝牙设备 传输的文本短消息数据，无须建立进一步的数据链接，能够实现一个蓝牙设备同时向多个 智能手机的高效率数据传输，简化了智能手机读取蓝牙设备数据的读取操作，大大改善了 用户体验。
[0059] 本发明不限于以上所提及的蓝牙4. 0协议，其它类似的蓝牙协议或无线数据传输 协议也可以采用本发明所提出的上述思想实现非连接地广播传感数据或短消息的目的。所 传输的数据类型也不限于传感数据，所广播的数据可以是多种信息的融合，以及文本、音频 和视频短消息等。
【权利要求】
1. 一种在非连接状态下发送传感数据的智能传感器，其特征在于，所述智能传感器包 括： 传感模块，所述传感模块用于检测传感数据， 传感数据封装模块，所述传感数据封装模块用于将所述传感数据封装到遵循蓝牙协议 4. 0的可连接的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向蓝牙广播数据包的有效载荷数 据段； 蓝牙发送模块，所述蓝牙发送模块用于将所述可连接的无定向蓝牙广播数据包或所述 不可连接的无定向蓝牙广播数据包向外广播。
2. 根据权利要求1所述的智能传感器，其特征在于，所述传感数据至少包括温度数据 或湿度数据或运动热量消耗数据。
3. -种在非连接状态下获取传感器数据的智能设备，其特征在于，所述智能设备包 括： 蓝牙接口模块，所述蓝牙接口模块用于接收来自外部传感器的遵循蓝牙协议4. 0的可 连接的无定向蓝牙广播数据包或不可连接的无定向蓝牙广播数据包，其中所述可连接的无 定向蓝牙广播数据包或所述不可连接的无定向蓝牙广播数据包包括有效载荷数据段； 传感数据解析模块，所述传感数据解析模块用于对所接收的所述可连接的无定向蓝牙 广播数据包或所述不可连接的无定向蓝牙广播数据包进行解析，从所述有效载荷数据段获 得传感数据； 显示模块，所述显示模块显示所述传感数据。
4. 根据权利要求3所述的智能设备，其特征在于，所述智能设备进一步包括语音播报 模块，所述语音播报模块用于语音播报所述传感数据。
5. 根据权利要求3所述的智能设备，其特征在于，所述传感数据至少包括温度数据或 湿度数据或运动热量消耗数据。
6. 根据权利要求3-5中任一项所述的智能设备，其特征在于，所述智能设备是智能手 机或平板电脑或PDA。
7. -种利用蓝牙4. 0协议在非连接状态下获取传感器数据的方法，其特征在于，包括 以下步骤： 传感器检测传感数据，并将所述传感数据封装到遵循蓝牙4. 0协议的可连接的无定向 数据包或不可连接的无定向数据包的有效载荷数据段； 所述传感器广播遵循蓝牙4. 0协议的所述可连接的无定向数据包或所述不可连接的 无定向数据包； 智能设备接收遵循蓝牙4. 0协议的所述可连接的无定向数据包或所述不可连接的无 定向数据包并解析出所述可连接的无定向数据包或所述不可连接的无定向数据包中有效 数据载荷段，获取所述传感数据。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述传感数据为温度数据或湿度数据或 运动热量消耗数据。
【文档编号】H04B5/02GK104218979SQ201410374474
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】赵东炜, 周伟智, 刘亚晨, 余尧, 李子骅, 白保明, 范鑫, 刘沣锐, 袁小飞 申请人:北京升哲科技有限公司, 赵武阳, 赵东炜