一种基于方位定向的定位监听装置及室内定位系统的制作方法_2

文档序号:8515000阅读:来源:国知局
构示例);其中,由电源I通过供电电路为各个蓝牙信标模块2供电;每个蓝牙信标模块2通过设置在其对应位置处的电磁屏蔽罩3与其它蓝牙信标模块相互隔开;每个电磁屏蔽罩3具有一金属材质且呈抛物面形状的反射面,且各个电磁屏蔽罩3的反射面分别朝向不同的方向,每个蓝牙信标模块2安装在其对应的电磁屏蔽罩3的反射面焦点位置处,使得蓝牙信标模块2的信号通信方向被定向为其对应电磁屏蔽罩3的反射面所朝向的方向。这里所述的反射面所朝向的方向,就是反射面的抛物面中轴线从反射面向外指向的方向。
[0020]由于该定位监听装置中每个电磁屏蔽罩的金属材质反射面具有电磁信号反射屏蔽的作用,并且反射面且呈抛物面形状,每个蓝牙信标模块就安装在其对应的电磁屏蔽罩的反射面焦点位置处,将蓝牙信标模块发出的信号进行定向反射,这样以来,借助电磁屏蔽罩的屏蔽隔离和反射面定向的作用,该定位监听装置就能够通过其中的不同蓝牙信标模块分别向不同方向发射或接收定位监听信号,从而使得蓝牙外设在某一方位与定位监听装置中各个不同蓝牙信标模块进行蓝牙无线通信的信号强度存在明显的差异,借助该信号强度差异就能够辨明蓝牙外设相对于定位监听装置的方位。利用定位监听装置所具备的这个特性,结合对二者蓝牙无线通信的信号强度检测和测距,便能够用以确定定位监听装置与蓝牙外设之间的距离,并基于蓝牙外设相对于定位监听装置的方位角度,更加确定定位监听装置与蓝牙外设之间的相对位置关系,从而用以进行更为准确的室内定位。并且,本发明的定位监听装置是借助蓝牙信标模块实施定位监听信号的发送或接收,由于蓝牙信标模块基于低功耗蓝牙技术中的名为“通告帧”的有效负载嵌入自主格式的数据来实现,功耗低,可通过纽扣电池等独立电源便可以续航工作数年,因此无需针对定位监听装置进行复杂的室内供电布线,降低了室内定位系统建设成本;蓝牙信标模块所发送或接收的“通告帧”是定期发送信号的蓝牙协议数据帧,只要是支持低功耗蓝牙通信的设备就可以接收到,而目前市面上的主流个人移动设备(例如手机、平板电脑等)都已支持低功耗蓝牙通信功能,因此解决了与个人移动设备普遍适配通信的问题。蓝牙信标模块进行蓝牙无线通信的蓝牙协议数据帧,主要由四中资讯构成,分别是UUID (通用唯一标识符)、Major、Minor和MeasuredPower ;其中UUID是规定为IS0/IEC11578:1996标准的标识符;Major和Minor由蓝牙信标模块发布者自行设定,比如,可以用Major表示本发明室内方向定位系统中室内定向器装置ID、Beacon模块和方向信息之间的对应关系、Beacon模块和位置信息之间的对应关系,Major中写入Beacon模块附近环境信息的一种或几种信息;Measured Power表示蓝牙信标模块与接收器终端之间相距一定距离时的参考接收信号强度,接收器终端根据该参考RSSI与接收信号的强度便可以计算出蓝牙信标模块与接收器终端之间的距离,由此实现测距定位。
[0021]利用本发明基于方位定向的定位监听装置,同时借助具有数据处理功能的定位处理器,就可以构建一套室内定位系统,具体的应用方式为:定位监听装置用于通过其各个蓝牙信标模块分别与进入其蓝牙信号覆盖范围的低功耗蓝牙通信设备进行蓝牙无线通信;定位处理器记录有定位监听装置中各个蓝牙信标模块对应的信号通信方向信息,用于获取定位监听装置中各个蓝牙信标模块各自与低功耗蓝牙通信设备进行蓝牙无线通信的信号强度,根据定位监听装置中各个蓝牙信标模块对应的蓝牙无线通信信号强度以及各个蓝牙信标模块对应的信号通信方向信息估算低功耗蓝牙通信设备与定位监听装置之间的方位角度,并采用信号强度测距算法确定低功耗蓝牙通信设备与定位监听装置之间的距离,从而确定定位监听装置与低功耗蓝牙通信设备之间的相对位置关系,实现定位。在室内定位系统中,是基于确定定位监听装置与低功耗蓝牙通信设备之间的相对位置关系来实现定位的,因此在具体应用时,系统中的定位监听装置和低功耗蓝牙通信设备二者之中,若将其一作为被定位对象,那么就需要将另一个作为定位基准并标记其所在地理位置,以实现对被定位对象的位置定位。另一方面,系统中定位处理器设置方式的不同,也能够应用于实现不同构架的室内定位系统。
[0022]下面通过实施例对采用本发明的定位监听装置构建的室内定位系统进行进一步的介绍和说明。
[0023]实施例一:
在指定的室内定位区域中,如果已经布设有标记布设位置信息的低功耗蓝牙通信设备(例如低功耗蓝牙信标,即Beacon)作为定位地标发射器,在利用本发明基于方位定向的定位监听装置和定位处理器构建的室内定位系统中,则可以以定位监听装置所在设备作为被定位对象,由定位监听装置中的各个蓝牙信标模块还用于分别检测其各自与低功耗蓝牙通信设备进行蓝牙无线通信的信号强度,并且可以将定位处理器与所述定位监听装置设置在同一设备上,定位处理器分别与定位监听装置中各个蓝牙信标模块进行数据通信连接,获取各个蓝牙信标模块各自与低功耗蓝牙通信设备进行蓝牙无线通信的信号强度,来实现定位。
[0024]具体应用时,例如,在指定的室内定位区域中布设了低功耗蓝牙信标(即低功耗蓝牙通信设备)作为定位地标发射器,并将其布设的具体位置信息标记写入在低功耗蓝牙信标中,设定低功耗蓝牙信标以固定频率对外发送包含有其所在位置信息的数据监听包;而在作为被定位对象的用户手机上加装本发明的定位监听装置,在用户手机电路中增加定位监听装置与中央处理器的数据连接电路,用户手机的中央处理器即作为定位处理器。由此以来,使用者携带其用户手机进入指定的室内定位区域后,只要室内定位区域中布设的低功耗蓝牙信标进入了用户手机的定位监听装置中各个蓝牙信标模块的蓝牙信号覆盖范围,用户手机上的定位监听装置中各个蓝牙信标模块则能够分别监听到低功耗蓝牙信标对外发送的数据监听包,并分别检测到其各自与低功耗蓝牙信标进行蓝牙无线通信的信号强度;用户手机的中央处理器则获取各个蓝牙信标模块各自与低功耗蓝牙通信设备进行蓝牙无线通信的信号强度,根据定位监听装置中各个蓝牙信标模块对应的蓝牙无线通信信号强度以及各个蓝牙信标模块对应的信号通信方向信息估算低功耗蓝牙通信设备与定位监听装置之间的方位角度,并采用信号强度测距算法确定低功耗蓝牙通信设备与定位监听装置之间的距离,从而确定定位监听装置与低功耗蓝牙通信设备之间的相对位置关系;而与此同时,由于低功耗蓝牙信标向用户手机中的定位监听装置发送的数据监听包中携带有低功耗蓝牙信标所在的位置信息,因此用户手机的中央处理器则可以根据低功耗蓝牙信标所在的位置信息以及定位监听装置与低功耗蓝牙通信设备之间的相对位置关系,确定用户手机在室内定位区域中的具体位置,进而实现定位。
[0025]实施例二:
在指定的室内定位区域中,如果已经布设有标记布设位置信息的低功耗蓝牙通信设备(例如低功耗蓝牙信标,即Beacon)作为定位地标发射器,同时,若将定位监听装置所在设备作为被定位对象,由定位监听装置中的各个蓝牙信标模块还用于分别检测其各自与低功耗蓝牙通信设备进行蓝牙无线通信的信号强度,且需要从远端对被定位对象进行定位监控,则在利用本发明基于方位定向的定位监听装置和定位处理器构建的室内定位系统中,需要在定位监听装置中加设一个移动通信模块,各个蓝牙信标模块分别与该移动通信模块进行数据通信连接;同时,可以将定位处理器设置于移动通信网络设备上,该移动通信网络设备可以是在移动网络中的供监控者使用的服务器设备,或者可以是监控者使用的手机等移动终端设备,由此定位处理器则可以通过移动通信网络设备与定位监听装置的移动通信模块进行移动通信,从而获取定位监听装置中各个蓝牙信标模块各自与低功耗蓝牙通信设备进行蓝牙无线通信的信号强度,来实现定位。
[0026]具体应用时,例如,在指定的室内定位区域中布设了低功耗蓝牙信标(即低功耗蓝牙通信设备)作为定位地标发射器,并将其布设的具体位置信息标记写入在低功耗蓝牙信标中,设定低功耗蓝牙信标以固定频率对外发送包含有其所在位置信息的数据监听包;在作为被定位对象的用户手机上加装本发明的定位监听装置,用户手机的天线即作为与定位监听装置连接的移动通信模块,用以与移动通信网络设备进行移动通信;监控者使用的监控手机作为移动通信网络设备,监控手机上的中央处理器即作为定位处理器。由此以来,使用者携带其用户手机进入指定的室内定位区域后,只要室内定位区域中布设的低功耗蓝牙信标进入了用户手机的定位监听装置中各个蓝牙信标模块的蓝牙信号覆盖范围,用户手机上的定位监听装置中各个蓝牙信标模块则能够分别监听到低功耗蓝牙信标对外发送的数据监听包,并分别检测到其各自与低功耗蓝牙信标进行蓝牙无线通信的信号强度,通过移动通信网络发送给监控手机;监控手机的中央处理器则获取各个蓝牙信标模块各自与低功耗蓝牙通信设备进行蓝牙无线通信的信号强度,根据定位监听装置中各个蓝牙信标模块对应的蓝牙无线通信信号强度以及各个蓝牙信标模块对应的信号通信方向信息估算低功耗蓝牙通信设备与定位监听装置之间的方位角度,并采用信号强度测距算法确定低功耗蓝牙通信设备与定位监听装置之间的距离,从而确定用户手机上的定位监听装置与低功耗蓝牙通信设备之间的相对位置关系;同时,由于低功耗蓝牙信标向用户手机中的定位监听装置发送的数据监听包中携带有低功耗蓝牙信
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