一种无线可移动基站的蓝牙AOA室内定位系统及方法

一种无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位系统及方法
技术领域
1.本发明涉及蓝牙室内定位技术领域，尤其涉及一种无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位系统及方法。


背景技术：

2.在蓝牙5.1的标准公布后，新增了aoa/aod的定位技术，具有高精度、高并发、低功耗、低成本、小尺寸、大生态的特点，理论上定位精度在30-50cm的厘米级定位，但是实际应用中，会有各种其他因素的影响，导致其精度无法达到理想上的精度。
3.目前一般的蓝牙定位基站采用单独的电源线或者是通过网线poe供电，无哪种供电方式，在部署基站的时候都需要进行布线，如遇到一些特殊场景，基站的部署会遇到很大的阻碍。目前一般的蓝牙定位基站在部署中会将其位置固定，如果在使用中进行再次调整蓝牙定位基站的位置会很麻烦。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位系统及方法，具有无线可移动的蓝牙定位基站，其中蓝牙定位基站通过无线网络上传数据，可以有效降低蓝牙定位基站的布线难题，降低基站部署困难程度，其中蓝牙定位基站的可移动性，有利于后续工作中的位置调整，可以更加灵活的调整蓝牙定位基站的位置。。
5.为了实现上述发明目的，本发明采用技术方案具体为：一种无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位系统，包括分别与云服务器数据连接的蓝牙定位基站及上位机终端，所述蓝牙定位基站与蓝牙信标之间形成数据通路；所述蓝牙定位基站与云服务器无线连接，所述蓝牙信标与蓝牙定位基站无线连接；
6.所述蓝牙定位基站为可移动蓝牙基站，包括依次电连接的无线充电模块、充电电池、电源管理模块，所述无线充电模块、充电电池、电源管理模块形成蓝牙定位基站的供电通路，通过该供电通路，给蓝牙定位基站中的各个组成部分供电；
7.所述蓝牙定位基站还包括核心处理模块，核心处理模块分别与蓝牙aoa定位模块、移动控制模块及无线传输模块电连接，形成控制与反馈回路；
8.所述蓝牙定位基站及蓝牙信标至少设置一组。
9.优选为，所述蓝牙定位基站与云服务器通过5g无线网关数据连接；
10.所述蓝牙定位基站中的无线传输模块为5g无线传输模块。
11.优选为，所述蓝牙定位基站中的移动控制模块用于驱动蓝牙定位基站在预设范围内移动；
12.所述蓝牙aoa定位模块与蓝牙信标进行通讯；
13.所述核心处理模块与接收蓝牙aoa定位模块、移动控制模块及5g无线传输模块通讯，接收反馈的信息和发出传输及控制指令。
14.优选为，所述蓝牙定位模块的预设范围为导轨形成的移动区域，蓝牙定位模块沿
所述导轨移动。
15.优选为，所述导轨为铺设在地面的“u”形导轨；
16.所述导轨包括两根平行轨及与平行轨连接的中间轨，所述中间轨的位置设置可以给所述蓝牙定位基站进行无线充电的无线充电区。
17.一种无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位方法，使用前述的无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位系统，包括：
18.s1、所述蓝牙定位基站位于预设位置且处于待机状态；
19.s2、所述蓝牙定位基站与蓝牙信标进行通讯；
20.s3、所述蓝牙定位基站将与蓝牙信标通讯后获取的数据通过云服务器发送至上位机终端；上位机终端输出定位结果。
21.优选为，所述s1中的所述蓝牙定位基站位于预设位置且处于待机状态，具体包括，
22.s101、蓝牙定位基站是否处于工作状态，若系统处于工作状态进入步骤s102；否则，系统不进入不工作状态，进入步骤s104；
23.s102、所述蓝牙定位基站监测电量并判断是否电量充足，若电量充足进入步骤s103，否则，电量不充足，将不允许继续工作，进入步骤s105；
24.s103、所述蓝牙定位基站移动至系统当前设定位置，进入步骤s2；此处的设定位置，可以是系统初始设定的位置，也可以是在后期工作中进行修改后的设定位置；
25.s104、所述蓝牙定位基站移动至充电区域，进行无线充电；
26.s105、所述蓝牙定位基站上传电量告警信息，进入步骤106；
27.s106、所述上位机终端显示电量告警信息，并重新进入步骤s101，然后再进入步骤s104。
28.优选为，所述步骤s2中，所述蓝牙定位基站与蓝牙信标进行通讯，具体为，
29.s201、所述蓝牙定位基站接收蓝牙信标发送的定位数据包；
30.s202、所述蓝牙定位基站处理接收的定位数据，并获取角度信息。
31.所述角度信息是以当前这个基站为中心点的角度，每个基站都会获取到，在上位机中，至少利用两个基站建立坐标获取信标在坐标系中的位置。
32.所述角度信息通过定位数据包和基站自身位置计算得到，是通过获取到的定位数据和基站本身的天线，通过计算得到角度，该算法选用现有技术实现，在此不再赘述。
33.优选为，所述步骤s3具体为，
34.s301、所述蓝牙定位基站将s202处理后的定位数据通过5g网络上传至云服务器；
35.s302、上位机终端获取云服务器的定位数据，解算出蓝牙信标的位置信息并显示。
36.优选为，所述s302中处理后的定位数据，具体为，所述信标发送的数据中包含其自身的id，也就是信标id，基站在所述步骤s202计算的角度信息，和基站本身的信标id，将三者整合在一条数据信息中，上传至服务器。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果为：该方法及系统中的蓝牙定位基站具有5g无线传输、可移动的设计和无线充电的设计，使本发明可以有效降低蓝牙定位基站部署中的布线问题，也可以在使用中灵活改变蓝牙定位基站的位置问题，增加了应用场景的灵活性、多样性。
附图说明
38.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
39.图1为本发明实施例的系统原理图。
40.图2为本发明实施例的蓝牙定位基站系统框图。
41.图3为本发明实施例的方法流程图。
42.图4为本发明实施例的场景应用示意图。
43.图5为本发明实施例的数据传输处理示例图。
具体实施方式
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
45.实施例1
46.参见图1至图3，本发明提供其技术方案为，一种无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位系统，包括分别与云服务器数据连接的蓝牙定位基站及上位机终端，蓝牙定位基站与蓝牙信标之间形成数据通路；蓝牙定位基站与云服务器无线连接，蓝牙信标与蓝牙定位基站无线连接；
47.蓝牙定位基站为可移动蓝牙基站，包括依次电连接的无线充电模块、充电电池、电源管理模块，无线充电模块、充电电池、电源管理模块形成蓝牙定位基站的供电通路，通过该供电通路，给蓝牙定位基站中的各个组成部分供电；
48.蓝牙定位基站还包括核心处理模块，核心处理模块分别与蓝牙aoa定位模块、移动控制模块及无线传输模块电连接，形成控制与反馈回路；
49.蓝牙定位基站及蓝牙信标至少设置一组。
50.蓝牙定位基站与云服务器通过5g无线网关数据连接；
51.蓝牙定位基站中的无线传输模块为5g无线传输模块。
52.蓝牙定位基站中的移动控制模块用于驱动蓝牙定位基站在预设范围内移动；
53.蓝牙aoa定位模块与蓝牙信标进行通讯；
54.核心处理模块与接收蓝牙aoa定位模块、移动控制模块及5g无线传输模块通讯，接收反馈的信息和发出传输及控制指令。
55.蓝牙定位模块的预设范围为导轨形成的移动区域，蓝牙定位模块沿导轨移动。
56.导轨为铺设在地面的“u”形导轨；
57.导轨包括两根平行轨及与平行轨连接的中间轨，中间轨的位置设置可以给蓝牙定位基站进行无线充电的无线充电区。
58.一种无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位方法，使用前述的无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位系统，包括：
59.s1、蓝牙定位基站位于预设位置且处于待机状态；
60.s2、蓝牙定位基站与蓝牙信标进行通讯；
61.s3、蓝牙定位基站将与蓝牙信标通讯后获取的数据通过云服务器发送至上位机终
端；上位机终端输出定位结果。
62.s1中的蓝牙定位基站位于预设位置且处于待机状态，具体包括，
63.s101、蓝牙定位基站是否处于工作状态，若系统处于工作状态进入步骤s102；否则，系统不进入不工作状态，进入步骤s104；
64.s102、蓝牙定位基站监测电量并判断是否电量充足，若电量充足进入步骤s103，否则，电量不充足，将不允许继续工作，进入步骤s105；
65.s103、蓝牙定位基站移动至系统当前设定位置，进入步骤s2；此处的设定位置，可以是系统初始设定的位置，也可以是在后期工作中进行修改后的设定位置；
66.s104、蓝牙定位基站移动至充电区域，进行无线充电；
67.s105、蓝牙定位基站上传电量告警信息，进入步骤106；
68.s106、上位机终端显示电量告警信息，并重新进入步骤s101，然后再进入步骤s104。
69.步骤s2中，蓝牙定位基站与蓝牙信标进行通讯，具体为，
70.s201、蓝牙定位基站接收蓝牙信标发送的定位数据包；
71.s202、蓝牙定位基站处理接收的定位数据，并获取角度信息。
72.角度信息是以当前这个基站为中心点的角度，每个基站都会获取到，在上位机中，至少利用两个基站建立坐标获取信标在坐标系中的位置。
73.角度信息通过定位数据包和基站自身位置计算得到，是通过获取到的定位数据和基站本身的天线，通过计算得到角度，该算法选用现有技术实现，在此不再赘述。
74.步骤s3具体为，
75.s301、蓝牙定位基站将s202处理后的定位数据通过5g网络上传至云服务器；
76.s302、上位机终端获取云服务器的定位数据，解算出蓝牙信标的位置信息并显示。
77.s302中处理后的定位数据，具体为，信标发送的数据中包含其自身的id，也就是信标id，基站在步骤s202计算的角度信息，和基站本身的信标id，将三者整合在一条数据信息中，上传至服务器；
78.处理后的数据格式如下表所示，该数据包含1字节的帧头，1字节的数据类型，4字节的蓝牙信标id，1字节的数据类型，4字节的蓝牙定位基站id，1字节的数据类型，2字节的角度数据。如示例中oxoe3表示本数据的帧头，0xc1表示后4字节数据为蓝牙信标id，0xa1 0xa2 0xa3 0xa4表示数据中角度数据对应的蓝牙信标id，0xc2表示后4个字节数据为蓝牙定位基站id，0xb1 0xb2 0xb3 0xb4表示该蓝牙定位基站id，0xd4表示后2字节数据为角度数据，0x01 0x23为id是0xb1 0xb2 0xb3 0xb4的蓝牙定位基站获取到id是0xa1 0xa2 0xa3 0xa4的蓝牙信标的角度数据，其中0x01为角度数据的高8位，0x23为角度数据的低8位。
79.数据组成：帧头数据类型蓝牙信标id数据类型蓝牙定位基站id数据类型角度数据字节数：1字节1字节4字节1字节4字节1字节2字节示例：0xe30xc10xa1 0xa2 0xa3 0xa40xc20xb1 0xb2 0xb3 0xb40xd40x01 0x23
80.实施例2
81.参见图1至图3，本发明提供其技术方案为，一种无线可移动基站的蓝牙aoa室内定位方法及系统，本系统中的无线可移动蓝牙定位基站具体为，无线可移动蓝牙定位基站由无线充电模块、锂电池、电源管理模块、蓝牙aoa定位模块，核心处理模块、移动控制模块、5g
无线传输模块组成，可以实现无线充电的功能，通过无线网络上传数据，可以控制无线可移动蓝牙定位基站在导轨上进行移动，实现无线可移动蓝牙定位基站位置的变化。
82.从定位数据传输的角度本系统具体为：蓝牙信标发送定位数据包，无线可移动蓝牙定位基站中蓝牙aoa定位模块接收处理定位数据，再将定位数据传输至核心处理模块进行优化处理，获得角度信息，并传输至5g无线传输模块中通过5g网络上传至云端服务器，上位机终端通过读取云端服务器中数据进行蓝牙信标在坐标中位置信息的解算，最终在坐标中显示蓝牙定位信标的位置信息。
83.参见图5，蓝牙信标发送的定位数据包是符合ctes标准的数据包，包含constant tone extension(cte)，其中payload的数据部分包含蓝牙信标的id为0xa1 0xa2 0xa3 0xa4。蓝牙定位基站收到蓝牙信标的定位数据包后，主要进行s1,s2,s3三步处理过程，其中s1的步骤为将蓝牙信标的定位数据包中蓝牙信标id(0xa1 0xa2 0xa3 0xa4)存入蓝牙定位基站上传云端的数据包中的蓝牙信标id数据部分，如箭头s1所示；s2的步骤为将蓝牙定位基站的flash中存储的蓝牙定位基站id(0xb1 0xb2 0xb3 0xb4)存入蓝牙定位基站上传云端的数据包中的蓝牙定位基站id数据部分，如箭头s2所示；s3的步骤为蓝牙定位基站对constant tone extension(cte)进行采样，获取出iq样本的定位数据，再根据music谱估计算法进行获取角度信息(0x01 0x23)，存入蓝牙定位基站上传云端的数据包中的角度数据部分。通过上述步骤蓝牙定位基站将处理后的数据(0xe3 0xc1 0xa1 0xa2 0xa3 0xa4 0xc2 0xb1 0xb2 0xb3 0xb4 0xd4 0x01 0x23)上传至云端服务器。
84.从系统的工作状态角度本系统具体为：当本系统处于工作的状态时，无线可移动蓝牙定位基站移动至指定位置，实时采集判断无线可移动蓝牙定位基站的电量情况，若电量充足，继续正常工作，若电量不充足，则通过5g无线传输模块将告警上传至上位机终端，并通过上位机终端显示，此时系统的工作状态改变为不工作状态。当系统处于不工作状态时，无线可移动蓝牙定位基站通过移动控制模块，移动至无线充电区，对无线可移动蓝牙定位基站进行充电。
85.从无线可移动蓝牙定位基站的位置部署角度本系统具体为：在长期的使用过程中，为了应对环境中空间上布局变动，需要对无线可移动蓝牙定位基站的位置进行改变调整，可以通过上位机终端下发命令至无线可移动蓝牙定位基站。无线可移动蓝牙定位基站中的5g无线传输模块接收命令后，传输至核心处理模块，通过控制移动控制模块，将无线可移动蓝牙定位基站移动至新的指定位置。
86.本发明中的具体主要步骤如下：
87.步骤1、系统是否处于工作状态，若系统处于工作状态进入步骤2；否则，系统不进入不工作状态，进入步骤8；
88.步骤2、无线可移动蓝牙定位基站监测电量并判断是否电量充足，若电量充足进入步骤3，否则，电量不充足，将不允许继续工作，进入步骤9；
89.步骤3、无线可移动蓝牙定位基站移动至指定位置，进入步骤4；
90.步骤4、无线可移动蓝牙定位基站接收蓝牙信标发送的定位数据包，进入步骤5；
91.步骤5、无线可移动蓝牙定位基站处理优化接收的定位数据，并获取角度信息，进入步骤6；
92.步骤6、无线可移动蓝牙定位基站将处理后的定位数据通过5g网络上传至云服务
器，进入步骤7；
93.步骤7、上位机终端获取云服务器的定位数据，解算出蓝牙信标的位置信息并显示；
94.步骤8、无线可移动蓝牙定位基站移动至充电区域，进行无线充电；
95.步骤9、无线可移动蓝牙定位基站上传电量告警信息，进入步骤10；
96.步骤10、上位机终端显示电量告警信息，并重新进入步骤1，然后再进入步骤8。
97.实施例2
98.参见图4，在实施例2的基础上，图4为本发明的一个应用场景示意图，本图中有一个u型导轨，在u型的底部也就是示意图中的右侧有一个无线充电的区域。无线充电区中由上到下有4个蓝牙定位基站，即蓝牙定位基站1-4。在u形导轨的两侧导轨也就是图片中上下两个导轨上，分别标有8个基站位置，即基站位置1-8，图4中8个基站位置分布方式为由左至右，由上至下。图4中有6个蓝牙信标，分别为蓝牙信标1-6。
99.系统分为两种情况，一种是提前设定好工作的时间，一种是弹性工作时间，由上位机发送是否工作的命令
100.情景1：系统通过上位机终端提前设定好工作时间，如早上8点至晚上8点为工作时间，设定好蓝牙定位基站的指定位置，如图中蓝牙定位基站1、2、3、4分别对应导轨上的基站位置1、3、6、8，下发命令至蓝牙定位基站。蓝牙定位基站在早上8点时切换为工作状态，通过蓝牙定位基站的核心处理模块控制移动控制模块，使其在导轨上移动至指定位置。
101.蓝牙定位基站进入工作模式后，主要进行如下步骤：
102.步骤1、蓝牙定位基站接收蓝牙信标发送的定位数据包，进入步骤2；
103.步骤2、蓝牙定位基站处理优化接收的定位数据，并获取角度信息，进入步骤3；
104.步骤3、蓝牙定位基站将处理后的定位数据通过5g网络上传至云服务器，进入步骤4；
105.步骤4、上位机终端获取云服务器的定位数据，解算出蓝牙信标的位置信息并显示。
106.在晚上8点时，蓝牙定位基站的工作状态切换为不工作状态，通过蓝牙定位基站的核心控制模块控制移动控制模块，使其在导轨上移动至无线充电区进行无线充电。
107.若在工后续工作中，需要改变蓝牙定位基站的位置，使其变更为图4中的基站位置2、4、5、7，系统可以通过上位机终端下发命令，使蓝牙定位基站移动至新的指定位置，重新进入工作模式。
108.情景2：系统处于弹性的工作状态，上位机终端下发蓝牙定位基站的指定位置和工作命令，如此时的指定位置为图4中的基站位置1、3、5、7，蓝牙定位基站的无线传输模块接收到命令后，传输至核心处理模块，核心处理模块控制移动控制模块，使其在导轨上移动到指定位置。
109.蓝牙定位基站进入工作模式后，主要进行如下步骤：
110.步骤1、蓝牙定位基站监测电量并判断是否电量充足，若电量充足进入步骤2，否则，电量不充足，将不允许继续工作，进入步骤6；
111.步骤2、蓝牙定位基站接收蓝牙信标发送的定位数据包，进入步骤3；
112.步骤3、蓝牙定位基站处理优化接收的定位数据，并获取角度信息，进入步骤4；
113.步骤4、蓝牙定位基站将处理后的定位数据通过5g网络上传至云服务器，进入步骤5；
114.步骤5、上位机终端获取云服务器的定位数据，解算出蓝牙信标的位置信息并显示；
115.步骤6、蓝牙定位基站上传电量告警信息，进入步骤7；
116.步骤7、上位机终端显示电量告警信息，进入步骤8；
117.步骤8、蓝牙定位基站移动至无线充电区，进行无线充电。
118.上位机终端下发不工作命令至蓝牙定位终端，蓝牙定位基站的无线传输模块接收到命令后，传输至核心处理模块，核心处理模块控制移动控制模块，使其在导轨上移动到无线充电取进行无线充电。
119.若在工后续工作中，需要改变蓝牙定位基站的位置，使其变更为图4中的基站位置2、4、6、8，系统可以通过上位机终端下发命令，使蓝牙定位基站移动至新的指定位置，重新进入工作模式。
120.本发明中蓝牙定位基站可以通过5g网络将获取到蓝牙信标的定位数据上传至上位机终端，蓝牙定位基站可以通过移动控制模块改变其所在的位置,蓝牙定位基站可以通过无线充电模块在无线充电区进行充电,上述的本发明的特点可以有效降低基站部署的难度,减少长距离布线的困难,基站的位置更加灵活,易于改变，增加了应用场景的灵活性、多样性。
121.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。