专利名称：移动目标蓝牙技术地理定位方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种利用蓝牙技术短距离无线通信的特点，将蓝牙通信技术扩展为地理定位技术，用已知的固定目标的地理位置来确定移动目标的地理位置，实现移动目标的定位、导航，同时用有线通信方式将固定目标及固定目标接收到的移动目标信息传输到移动目标监控中心，实现对移动目标的测速、监控的方法和装置，属于地理信息当前，地理位置信息获取可分为间接自主定位方式、直接自主定位方式和远程定位方式。间接自主定位方式是采用GPS与GSM或CDMA相结合完成地理定位和信息传输。移动目标定位导航是自主式的，GPS接收机通过接收GPS信号计算出接收机的坐标，然后反映到电子地图上进行导航。而对移动目标的监控则需要将移动目标上GPS获得的坐标通过无线(通常是短消息通道)传输到监控中心。这里常常出现两个问题，一是短消息的延时，严重时可能延时几分钟；二是当监控中心监控的移动目标比较多的情况下，会造成信号通路阻塞，致使信号进一步延时，这时在监控中心显示的位置可能与当时的实际位置相差很大，甚至几公里。这样，即使GPS测量的移动目标的位置精度很高，而监测中心所显示的移动目标的位置精度则难以满足要求。再者，此种移动目标的定位方法，硬件费用和通信费用都很高。
直接自主定位方式是移动目标接收周围基站的信息，进行适当的信号参数测量，并利用这些参数求解得到移动目标的地理位置。远程定位方式是移动目标发出的信号被一个或多个远程基站接收并测量参数，测量结果被送往导航定位监控中心进行运算，求解出移动目标的位置。最近移动电话公司推出的位置服务系统LCS，通过手机的信号寻找到附近三个基站，通过三个基站较精确地计算出手机的位置坐标，它的精度可以达到50至100米，对动态目标的监测精度可能比GPS要高一些。但是此种定位方式在实际应用中的通信费用也是相当高的。
本相发明的目的是集间接自主定位方式、直接自主定位方式和远程定位方式的优势，利用蓝牙技术短距离无线通信的特点，将蓝牙技术变成地理定位技术，用已知的固定目标的地理位置来代替移动目标的位置，求解移动目标的精确位置，同时用有线通信方式将固定目标及固定目标接收到的移动目标信息传输到移动目标监控中心，提供一种成本低、定位精度高、可靠性好的，能够对移动目标进行快速定位、动态监控，以及给移动目标提供定位导航信息的方法与装置。
本发明的移动目标的蓝牙技术地理定位方法是在移动目标上集成蓝牙器件和数据处理装置形成移动目标单元。该单元通过蓝牙器件不断发送被固化其中的移动目标的基础信息，包括移动目标型号、出厂号、生产厂商，在需要时也可以发送由数据处理装置采集和存储的移动目标的运行状态信息，如移动目标的运行速度、方向、里程等，以及路况监控信息，同时不断接收位于蓝牙器件通信范围内固定目标单元发送的地理定位与导航信息，通过数据处理装置对接收的信息进行处理，以固定目标的地理位置代替移动目标的位置显示在电子地图上。
在道路的两侧或道路中间绿岛上，以及道路拐弯、交叉的重要部位，布设或利用具有一定空间间隔，城市内每隔35-100米，城郊和农村每隔2000米左右，具有确定的地理坐标X、Y的固定目标，并将这些固定目标与蓝牙器件集成，形成固定目标单元。在该单元上的蓝牙器件固化了固定目标基础信息，包括固定目标的编号、X、Y坐标和蓝牙器件的通信距离。固定目标单元上的蓝牙器件不断发送固定目标的基础信息以及监控中心向移动目标发送的信息，同时不断接收在其蓝牙器件通信范围内的移动目标的各种信息。数据处理装置对接收到的移动目标的信息和固定目标的信息进行处理，经过调制解调器，通过有线方式向移动目标管理中心传输信息。
在移动目标管理中心，将接收到的信息存入数据库系统，并将此数据库与基础地理信息系统、固定目标管理地理信息系统集成，将各种不同的移动目标用不同的图标显示在显示屏上，对移动目标进行定位、跟踪监控，同时也可以向移动目标发布调控指令。本发明的优点在于1.装置结构简单。由于目前已有单片蓝牙芯片集成了无线收发、闪存单元、通信串口、USB口、PCM口等几部分，因此以蓝牙技术为主体构成的电路，结构简单。在道路的两侧或道路中间绿岛上可以利用的固定目标也比较多，例如城市道路上的路灯系统，高速公路上的紧急求助电话系统等，这些固定目标与蓝牙设备的集成比较容易。城市内的路灯系统是目前城市沿道路布设最广的网络系统，每个路灯杆之间的杆距35m，特殊情况下为40m，非常有规则，可以借助路灯系统网络，利用弱电进行固定目标和管理中心之间的信息传输。而高速公路上的紧急求助电话系统的电话亭之间的距离2km，可以借助此电话系统进行固定目标和管理中心之间的定位信息传输。
2.实施价格低廉。就蓝牙芯片的价格而言，目前在在几十到一百多元之间，各国都在竟相降低蓝牙元器件的生产成本，其目标是将价格降到50元以下，力争达到30元，这将为蓝牙技术的大规模推广应用扫除经济障碍。就系统的有线通信而言，由于可以采用已有的通信网络和路灯系统网络，使得通信成本大为降低，系统一当建成，其维护和维持成本也比较低。
3.定位精度高。蓝牙设备最小的无线收发器其输出功率为1毫瓦，发送与接收的范围为10m。通过调整无线收发器的输出功率，可以改变范发送与接收的距离，但蓝牙规范定义了无线收发器的最大输出功率不超过100毫瓦，对应的最大的发送与接收距离在100m以内。正是蓝牙的这一特点决定了可以将其由通信技术扩展为地理定位技术，也正是这一特点决定了移动目标的定位精度高于100m。
4.全球共享的通信频段、通用性好。蓝牙技术采用全球共享的频段(2.4GHz)和跳频扩谱技术，其抗干扰性强，所发射的功率为mW级，属于微功力而不至于对其他系统产生有害的干扰，也不要求特别的保护。在移动目标和固定目标之间采用蓝牙技术进行地理定位与信息传输不需要向无线电管理部门专门申请频道。蓝牙技术的灵魂在于他的全球统一的、开发的技术标准，以及世界蓝牙组织知识产权的共享政策。它可以统一各厂家、商家的技术标准，实现各种产品的互联互通和相互之间的兼容，避免造成在市场竞争中的“技术无序”和社会资源的巨大浪费。
5.智能交通的平台。此方法与装置中的移动目标实用于各种机动车、自行车以及行人，涉及面广。此方法可以对上述的移动目标进行跟踪监控，也可对移动目标进行定位导航、测速。
6.增加了地理定位信息的安全性。地理信息，特别是高精度的地理信息其安全性问题是当前地理信息共享需要解决的重大问题。如果都用通用的大地参照系，如北京坐标系、GPS全球定位系统多采用的WGS84坐标系，其地理定位信息安全性问题非常严重，这是导致了地理信息因为安全性问题不能共享。而利用固定目标来定位移动目标，则可采用地方、区域的独立坐标系，则在一定意义上增加了地理定位信息安全性。
图1为移动目标蓝牙技术地理定位方法的示意图。
图2为移动目标汽车单元上蓝牙器件与数据处理装置集成的原理3为固定目标单元上路灯杆与蓝牙器件、数据处理装置、调制解调器集成的原理图。
图4为移动目标管理中心单元示意图。
移动目标的蓝牙技术地理定位方法与装置由移动目标单元、固定目标单元以及移动目标管理中心单元3部分组成(图1)。移动目标汽车单元由移动目标数据处理装置1和蓝牙器件2组成(图2)。
移动目标数据处理装置1包括数据处理模块U4、数据显示模块U5、数据存储模块U6、导航接口U7模块，蓝牙器件为ROK101 007，包括无线模块U1、闪存U2、数据通信接口U3组成；发射功率2.5mW，通信距离30-40m。闪存固化了汽车的基础信息，包括汽车型号、出厂号、生产厂商。U1不断发送被固化了的汽车基础信息，以及其他来自移动目标数据处理装置1需要发送的数据，可能是汽车的运行速度、方向、里程等，以及路况监控信息。同时通过U1不断接收来自固定目标路灯杆单元发来的路灯杆基础信息，以及从移动目标管理中心发来的指挥、导航等信息，这些信息通过通信接口被移动目标数据处理装置1处理，在电子地图上显示汽车当前所在的位置，以及导航信息。电源U8由汽车电瓶提供。由于蓝牙器件的发射功率一定，通信距离30-40m，在汽车单元蓝牙器件刚接收到或刚接收不到某一路灯杆信息时，就将此路灯杆的地理坐标X、Y来代替汽车当前到达的地理位置。
固定目标单元由城市的路灯杆3、蓝牙器件4和数据处理装置5和有线通信数据接口6组成(图3)；城市路灯杆距根据建设部标准一般为35m，特殊情况40m。蓝牙器件为ROK101 007，包括无线模块U1、闪存U2、通信接口U3组成；发射功率2.5mW，通信距离30-40m。他的闪存固化路灯杆的的基础信息，包括路灯杆编号、地理坐标X、Y。单片机数据处理模块U10用于存储与处理路灯系统的其他数据，以及来自移动目标管理中心以及移动目标汽车发来的信息。调制解调器U9用于将接收到的移动目标汽车数据通过路灯线上传给移动目标管理中心，以及移动目标管理中心数据下传给路灯杆单元中的蓝牙设备，给送给移动目标汽车。由于路灯系统的供电运行有多种方式，在路灯系统供电时，可以提供给路灯杆单元电源U11，在路灯系统停电时，可以通过供给低压直流电提供路灯杆单元电源U11。与移动目标汽车单元对应，由于蓝牙器件的发射功率一定，通信距离30-40m，在路灯杆单元蓝牙器件刚接收到或刚接收不到移动目标汽车基础信息时，就将此路灯杆的地理坐标X、Y来代替汽车当前到达的地理位置。同时将移动目标汽车发来的信息与路灯杆基础信息，经过调制解调器上传。
移动目标管理中心由地理信息系统(包括基础地理信息系统、路灯杆管理地理信息系统和移动目标动态系统系统组成)、有线数据接口和图形显示器组成(图4)。由路灯杆固定单元通过路灯线上传的信息在到达移动目标管理中心后，经过调制解调器，接收信息，并存储到移动目标动态定位数据库中，通过应用地理信息系统处理，与基础地理信息系统、路灯杆管理地理信息系统进行信息复合，显示在监视器上，实现对移动目标汽车的监控、测速。
权利要求
1.一种移动目标的蓝牙技术地理定位系统方法与装置，其特征在于在移动目标上集成蓝牙器件，在道路及附近布设具有地理X、Y坐标位置信息的固定目标，并集成蓝牙器件，利用蓝牙技术短距离无线通信的特点，用已知的固定目标的地理位置来确定移动目标的地理位置，实现移动目标的定位、导航，同时用有线通信方式将固定目标及固定目标接收到的移动目标信息传输到移动目标监控中心，实现对移动目标的监控。
2.一种移动目标的蓝牙技术地理定位系统方法与装置，其特征在于由移动目标单元、固定目标单元以及移动目标管理中心单元组成；移动目标单元由移动目标数据处理装置1和蓝牙器件2组成；固定目标单元由固定目标3、蓝牙器件4、数据处理装置5以及有线通信数据接口6组成；移动目标管理中心单元由地理信息系统、有线通信数据接口和图形显示器部分组成。移动目标单元通过蓝牙器件不断发送移动目标信息，同时不断接收蓝牙器件通信范围内固定目标单元发送的的定位与导航信息，并表示在电子地图上。固定目标单元不断接收在其蓝牙器件通信范围内的移动目标的信息，并将这些信息与固定目标的信息通过有线方式传输到移动目标管理中心，经过地理信息系统的处理，对移动目标进行定位、导航、测速与监控。
3.根据权利要求1和2所述的移动目标的蓝牙技术地理定位系统方法与装置，其特征在于移动目标单元发送的移动目标基础信息包括移动目标型号、出厂号、生产厂商，这些信息被固化在其蓝牙器件中。
4.根据权利要求1和2所述的移动目标的蓝牙技术地理定位系统方法与装置，其特征在于在道路的两侧或道路中间绿岛上、道路拐弯处、交叉口重点部位布设或利用具有一定空间间隔的固定目标，城市内道路每隔35-100米，城郊和农村道路每隔2000米。每个固定目标都有确定的地理坐标X、Y。
5.根据权利要求1、2和4所述的移动目标的蓝牙技术地理定位系统方法与装置，其特征在于固定目标单元发送的基础信息包括固定目标的编号和X、Y坐标，这些信息被固化在其蓝牙器件中。
全文摘要
移动目标的蓝牙技术地理定位系统方法是一种利用蓝牙技术短距离无线通信的特点,用已知的固定目标地理位置确定移动目标的地理位置,实现移动目标的定位、导航,以及对移动目标的测速、监控的方法和装置。其方法是在移动目标上集成蓝牙器件,用于发送移动目标信息,接收蓝牙器件通信范围内固定目标单元发送的信息,并表示显示在电子地图上。固定目标接收移动目标发送的信息,通过有线方式传输到管理中心,经过地理信息系统的处理,对移动目标进行定位、导航、测速、监控。
文档编号G01S11/02GK1361600SQ02112610
公开日2002年7月31日 申请日期2002年1月29日 优先权日2002年1月29日
发明者闾国年, 孙如江, 叶春 申请人:南京师范大学