一种基于蓝牙技术的移动节点定位方法
【专利摘要】本申请公开了一种基于蓝牙技术的移动节点定位方法，包括：A、蓝牙移动节点判断是否满足发送蓝牙广播消息的触发条件，若是，在选定的某一条广播信道上发送蓝牙广播消息；B、收到所述蓝牙广播消息的蓝牙接入点测量所述蓝牙移动节点的接收信号强度指示RSSI的信号强度；C、收到所述蓝牙广播消息的蓝牙接入点向监控中心上报所述蓝牙移动节点的RSSI测量值以及所述广播信道的编号；D、监控中心根据各蓝牙接入点上报的在相同的广播信道上接收到的RSSI测量信息采用一定的定位算法计算蓝牙移动节点的位置信息。本申请方案相对于现有技术可以提高定位精度，并降低移动节点的功耗。
【专利说明】
一种基于蓝牙技术的移动节点定位方法
技术领域
[0001]本申请涉及移动通信技术领域，特别涉及蓝牙技术，尤其涉及一种基于蓝牙技术的移动节点定位方法。
【背景技术】
[0002]随着无线通信技术的发展，特别是数字通信技术的进步，无线产品的性价比更趋合理，所以，利用无线技术进行监控、跟踪、定位成为现实。目前市场上常见的无线跟踪定位设备，通常是基于全球定位系统(GPS，Global Posit1ning System)或者移动通信系统(GSM、WCDMA等)的基站辅助定位等技术。其中，GPS是目前应用最成功的定位技术，但是对于小区域的无线跟踪定位，GPS的精度远远达不到要求。而基于移动通信系统的基站辅助定位，其定位精度比GPS更低。
[0003]蓝牙技术是一种支持设备短距离通信(一般1m内)的无线电技术，工作在全球通用的2.4GHz ISM(工业、科学、医学)频段，采用快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术的特点可以归纳为以下几点:
[0004]全球范围使用；
[0005]可同时传输语音和数据；
[0006]可以建立临时性的对等连接；
[0007]具有很好的抗干扰能力；
[0008]蓝牙模块体积很小，可以方便的集成到各种设备中；
[0009]低功耗；
[0010]开放的接口标准。
[0011]截止目前，蓝牙协议一共推出过六个版本:BluetoothV1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0。最新的蓝牙4.0版本将三种蓝牙核心技术，包括传统蓝牙技术、蓝牙高速技术及蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy,BLE)技术合而为一。三种技术规范可单独使用，也可同时运行。其中低功耗技术可说是蓝牙4.0版本的重大突破，具备极低的运行和待机功耗，蓝牙设备使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。同时还拥有低成本，跨厂商互操作性，3毫秒低延迟，100米以上超长距离，AES-128加密等诸多特色，可以用于计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等众多领域，具有广阔的应用范围。
[0012]低功耗蓝牙解决方案通常基于主/从机制，即一个主设备与多个从设备相连接。一个设备可以是主设备或是从设备，但它不能既是主设备又是从设备。从设备的允许通信频率由主设备控制，只有在主设备要求的情况下，从设备才会与之通信。
[0013]另外，低功耗蓝牙技术的一个新特性就是从设备的“广播”功能。从设备可以通过这一途径来宣布它有信息要传送给主设备。
[0014]蓝牙技术的优势，为其在小区域内的无线跟踪定位的实际应用提供了条件。利用蓝牙技术的产品，具有技术先进，体积小，功耗低，造价低等特点，而且，在监控过程中允许被监控对象在一定范围内移动，因此，利用蓝牙技术对有关特殊场合，如医院、矿井、车间、监狱等区域性场合的人员进行实时定位跟踪，以及在发生意外情况时，对人员的位置进行定位，对及时处理意外事件，采取应急措施，减小其危害程度起到非常重要的作用。
[0015]目前采用低功耗蓝牙技术进行定位的系统为了降低功耗，多是利用蓝牙广播信号进行定位。如申请号为201410172595.9的专利“一种低功耗定位系统及其定位方法”，由装载有蓝牙模块的标签广播携带标签ID的信息字段，蓝牙基站监听其覆盖区域的蓝牙广播信息，并将监听到的标签ID信息及蓝牙基站自身的ID信息发送至服务器，由服务器更新标签的位置信息。由于同一个标签的广播信息可能被多个蓝牙基站接收到，该方案定位精度不尚。
[0016]申请号为201410184058.6的专利“一种基于低功耗蓝牙的定位装置”和专利号为201410258378.1的专利“室内移动设备的定位系统及其方法”利用蓝牙基站发送广播信号，移动终端根据接收到的多个蓝牙基站的广播信号强度或信号功率值来来进行定位，并利用无线网络(2G、3G、4G或WIFI)来将位置信息发送至服务器。该方案采用了多点定位，能够提高定位的精度。然而，该方案还存在以下三个问题:
[0017]由蓝牙基站的发送广播信号，移动终端进行接收和定位，意味着移动终端需要监听广播信道、对接收广播信号进行测量、进行定位计算，对移动终端的复杂度和功耗要求尚;
[0018]移动终端要除了要具有蓝牙通信能力外，还要具备2G、3G、4G或WIFI通信能力，因此移动终端的成本会大大增加；
[0019]由于低功耗蓝牙的广播消息可以在3个广播信道上采用跳频方式发送，且这三条广播信道的频率间隔较大(如图1所示)，因此，当移动终端接收到的多个蓝牙基站的广播消息是在不同的广播信道上发送时，信道条件的差异可能会导致定位出现误差。
【发明内容】
[0020]本申请提供了一种基于蓝牙技术的移动节点定位方法，相对于现有技术可以提高定位精度，并降低移动节点的功耗。
[0021]本申请实施例提供的一种基于蓝牙技术的移动节点定位方法，包括:
[0022]A、蓝牙移动节点判断是否满足发送蓝牙广播消息的触发条件，若是，在选定的一条广播信道上发送蓝牙广播消息；
[0023]B、收到所述蓝牙广播消息的蓝牙接入点测量所述蓝牙移动节点的接收信号强度指示RSSI的信号强度；
[0024]C、收到所述蓝牙广播消息的蓝牙接入点向监控中心上报所述蓝牙移动节点的RSSI测量值以及所述广播信道的编号；
[0025]D、监控中心根据各蓝牙接入点上报的在相同的广播信道上接收到的RSSI测量信息采用一定的定位算法计算蓝牙移动节点的位置信息。
[0026]较佳地，步骤A之前进一步包括:
[0027]蓝牙移动节点对I条以上的广播信道进行信道测量；
[0028]蓝牙移动节点根据测量结果选择干扰最小的信道作为所要使用的广播信道。
[0029]较佳地，所述发送蓝牙广播消息的触发条件包括:当前时刻是否为预先设置的广播消息的周期规定的发送蓝牙广播消息的时刻。
[0030]较佳地，所述周期根据移动节点的移动速度和定位精度的要求来确定。
[0031]较佳地，若蓝牙移动节点与蓝牙接入点之间没有其他业务数据需要交互时，所述蓝牙广播消息为非连接广播消息；
[0032]若蓝牙移动节点与蓝牙接入点之间有其他业务数据需要交互时，所述蓝牙广播消息为连接广播消息。
[0033]较佳地，所述发送蓝牙广播消息的触发条件包括:蓝牙移动节点与接入点之间有业务数据需要传输。
[0034]从以上技术方案可以看出，利用低功耗蓝牙技术引入的从设备广播特性，由蓝牙移动节点在选定的某一个广播信道上周期性的发送广播消息，蓝牙接入点扫描广播信道并将蓝牙移动节点的信号强度和广播信道号并一起上报给监控中心，监控中心综合多个接入点上报的移动节点信息对其进行定位。该方案相对于现有技术可以降低了移动节点的功耗；而且，广播消息的周期可以根据移动节点的移动速度和定位精度的要求来确定，通过设置合理的广播消息周期可以进一步降低移动节点的功耗。由于蓝牙移动节点的广播消息都是在一条选定的广播信道上发送的，保证了多个蓝牙接入点测量的广播信息都是在相同的信道上收到的，避免了信道条件差异导致的定位误差。
【附图说明】
[0035]图1为低功耗蓝牙的广播信道频率示意图；
[0036]图2为低功耗蓝牙网络拓扑示意图；
[0037]图3为本申请实施例提供的基于蓝牙技术的移动节点定位方法流程图。
【具体实施方式】
[0038]为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
[0039]低功耗蓝牙技术是建立在星型拓扑之上的，以图2所示的网络拓扑为例，申请提供的基于蓝牙技术的移动节点定位方法实施流程如图3所示，包括如下步骤:
[0040]步骤301:蓝牙移动节点对I条以上的广播信道进行信道测量。例如，蓝牙移动节点测量3条可选的广播信道的信道质量。
[0041]步骤302:蓝牙移动节点根据测量结果选择干扰最小的信道作为所要使用的广播信道。
[0042]步骤301至步骤302为可选步骤。
[0043]步骤303:蓝牙移动节点判断是否满足发送蓝牙广播消息的触发条件，若是，蓝牙移动节点在选择的广播信道上发送蓝牙广播消息。
[0044]所述发送蓝牙广播消息的触发条件为:当前时刻是否为预先设置的广播消息的周期规定的发送蓝牙广播消息的时刻。所述周期根据移动节点的移动速度和定位精度的要求来确定。原则上，移动节点的移动速度越快，定位精度越高则广播周期越短，反之，广播周期越长。例如，比较简单的方法是设置在不同的定位精度下设置各种速度阈值，根据移动节点移动的速度范围来确定广播周期，当然可以设计更复杂的计算公式，本申请对此不做限制。
[0045]此外，当蓝牙移动节点与接入点之间有业务数据需要传输时，也会触发发送蓝牙广播消息，但业务数据具有突发性，为了保证定位精度，还需要有周期性的广播消息发送。
[0046]该蓝牙广播消息既可以是非连接广播消息，也可以是连接广播消息，具体原则如下:
[0047]蓝牙移动节点与蓝牙接入点之间没有其他业务数据需要交互时，发送非连接广播消息；
[0048]蓝牙移动节点与蓝牙接入点之间有其他业务数据需要交互时，发送连接广播消息。
[0049]步骤304:所有收到蓝牙移动节点发出的蓝牙广播的蓝牙接入点均需测量该蓝牙移动节点的接收的信号强度指示(RSSI，Received Signal Strength Indicat1n)信号强度。
[0050]步骤305:所有收到该蓝牙移动节点发出的蓝牙广播的蓝牙接入点均向监控中心上报该移动节点的RSSI测量值，同时上报该蓝牙接入点使用的广播信道编号。
[0051]步骤306:监控中心根据各蓝牙接入点上报的在相同的广播信道上接收到的RSSI测量信息采用一定的定位算法计算蓝牙移动节点的位置信息。
[0052]只要是基于RSSI强度进行定位的定位算法，都可以用于本申请，例如三点定位、RSSI排序等都可以，本申请对此不作限定。
[0053]以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
【主权项】
1.一种基于蓝牙技术的移动节点定位方法，其特征在于，包括: A、蓝牙移动节点判断是否满足发送蓝牙广播消息的触发条件，若是，在选定的一条广播信道上发送蓝牙广播消息； B、收到所述蓝牙广播消息的蓝牙接入点测量所述蓝牙移动节点的接收信号强度指示RSSI的信号强度； C、收到所述蓝牙广播消息的蓝牙接入点向监控中心上报所述蓝牙移动节点的RSSI测量值以及所述广播信道的编号； D、监控中心根据各蓝牙接入点上报的在相同的广播信道上接收到的RSSI测量信息采用一定的定位算法计算蓝牙移动节点的位置信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A之前进一步包括: 蓝牙移动节点对I条以上的广播信道进行信道测量； 蓝牙移动节点根据测量结果选择干扰最小的信道作为所要使用的广播信道。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送蓝牙广播消息的触发条件包括:当前时刻是否为预先设置的广播消息的周期规定的发送蓝牙广播消息的时刻。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述周期根据移动节点的移动速度和定位精度的要求来确定。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若蓝牙移动节点与蓝牙接入点之间没有其他业务数据需要交互时，所述蓝牙广播消息为非连接广播消息； 若蓝牙移动节点与蓝牙接入点之间有其他业务数据需要交互时，所述蓝牙广播消息为连接广播消息。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送蓝牙广播消息的触发条件包括:蓝牙移动节点与接入点之间有业务数据需要传输。
【文档编号】H04W64/00GK105992156SQ201510055025
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月3日
【发明人】姚燕玲, 吕征南
【申请人】普天信息技术有限公司