移動目標藍牙技術地理定位方法與裝置的製作方法

2023-05-03 02:03:01 1

專利名稱：移動目標藍牙技術地理定位方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種利用藍牙技術短距離無線通信的特點，將藍牙通信技術擴展為地理定位技術，用已知的固定目標的地理位置來確定移動目標的地理位置，實現移動目標的定位、導航，同時用有線通信方式將固定目標及固定目標接收到的移動目標信息傳輸到移動目標監控中心，實現對移動目標的測速、監控的方法和裝置，屬於地理信息當前，地理位置信息獲取可分為間接自主定位方式、直接自主定位方式和遠程定位方式。間接自主定位方式是採用GPS與GSM或CDMA相結合完成地理定位和信息傳輸。移動目標定位導航是自主式的，GPS接收機通過接收GPS信號計算出接收機的坐標，然後反映到電子地圖上進行導航。而對移動目標的監控則需要將移動目標上GPS獲得的坐標通過無線(通常是短消息通道)傳輸到監控中心。這裡常常出現兩個問題，一是短消息的延時，嚴重時可能延時幾分鐘；二是當監控中心監控的移動目標比較多的情況下，會造成信號通路阻塞，致使信號進一步延時，這時在監控中心顯示的位置可能與當時的實際位置相差很大，甚至幾公裡。這樣，即使GPS測量的移動目標的位置精度很高，而監測中心所顯示的移動目標的位置精度則難以滿足要求。再者，此種移動目標的定位方法，硬體費用和通信費用都很高。
直接自主定位方式是移動目標接收周圍基站的信息，進行適當的信號參數測量，並利用這些參數求解得到移動目標的地理位置。遠程定位方式是移動目標發出的信號被一個或多個遠程基站接收並測量參數，測量結果被送往導航定位監控中心進行運算，求解出移動目標的位置。最近行動電話公司推出的位置服務系統LCS，通過手機的信號尋找到附近三個基站，通過三個基站較精確地計算出手機的位置坐標，它的精度可以達到50至100米，對動態目標的監測精度可能比GPS要高一些。但是此種定位方式在實際應用中的通信費用也是相當高的。
本相發明的目的是集間接自主定位方式、直接自主定位方式和遠程定位方式的優勢，利用藍牙技術短距離無線通信的特點，將藍牙技術變成地理定位技術，用已知的固定目標的地理位置來代替移動目標的位置，求解移動目標的精確位置，同時用有線通信方式將固定目標及固定目標接收到的移動目標信息傳輸到移動目標監控中心，提供一種成本低、定位精度高、可靠性好的，能夠對移動目標進行快速定位、動態監控，以及給移動目標提供定位導航信息的方法與裝置。
本發明的移動目標的藍牙技術地理定位方法是在移動目標上集成藍牙器件和數據處理裝置形成移動目標單元。該單元通過藍牙器件不斷發送被固化其中的移動目標的基礎信息，包括移動目標型號、出廠號、生產廠商，在需要時也可以發送由數據處理裝置採集和存儲的移動目標的運行狀態信息，如移動目標的運行速度、方向、裡程等，以及路況監控信息，同時不斷接收位於藍牙器件通信範圍內固定目標單元發送的地理定位與導航信息，通過數據處理裝置對接收的信息進行處理，以固定目標的地理位置代替移動目標的位置顯示在電子地圖上。
在道路的兩側或道路中間綠島上，以及道路拐彎、交叉的重要部位，布設或利用具有一定空間間隔，城市內每隔35-100米，城郊和農村每隔2000米左右，具有確定的地理坐標X、Y的固定目標，並將這些固定目標與藍牙器件集成，形成固定目標單元。在該單元上的藍牙器件固化了固定目標基礎信息，包括固定目標的編號、X、Y坐標和藍牙器件的通信距離。固定目標單元上的藍牙器件不斷發送固定目標的基礎信息以及監控中心向移動目標發送的信息，同時不斷接收在其藍牙器件通信範圍內的移動目標的各種信息。數據處理裝置對接收到的移動目標的信息和固定目標的信息進行處理，經過數據機，通過有線方式向移動目標管理中心傳輸信息。
在移動目標管理中心，將接收到的信息存入資料庫系統，並將此資料庫與基礎地理信息系統、固定目標管理地理信息系統集成，將各種不同的移動目標用不同的圖標顯示在顯示屏上，對移動目標進行定位、跟蹤監控，同時也可以向移動目標發布調控指令。本發明的優點在於1.裝置結構簡單。由於目前已有單片藍牙晶片集成了無線收發、快閃記憶體單元、通信串口、USB口、PCM口等幾部分，因此以藍牙技術為主體構成的電路，結構簡單。在道路的兩側或道路中間綠島上可以利用的固定目標也比較多，例如城市道路上的路燈系統，高速公路上的緊急求助電話系統等，這些固定目標與藍牙設備的集成比較容易。城市內的路燈系統是目前城市沿道路布設最廣的網絡系統，每個路燈杆之間的杆距35m，特殊情況下為40m，非常有規則，可以藉助路燈系統網絡，利用弱電進行固定目標和管理中心之間的信息傳輸。而高速公路上的緊急求助電話系統的電話亭之間的距離2km，可以藉助此電話系統進行固定目標和管理中心之間的定位信息傳輸。
2.實施價格低廉。就藍牙晶片的價格而言，目前在在幾十到一百多元之間，各國都在竟相降低藍牙元器件的生產成本，其目標是將價格降到50元以下，力爭達到30元，這將為藍牙技術的大規模推廣應用掃除經濟障礙。就系統的有線通信而言，由於可以採用已有的通信網絡和路燈系統網絡，使得通信成本大為降低，系統一當建成，其維護和維持成本也比較低。
3.定位精度高。藍牙設備最小的無線收發器其輸出功率為1毫瓦，發送與接收的範圍為10m。通過調整無線收發器的輸出功率，可以改變範發送與接收的距離，但藍牙規範定義了無線收發器的最大輸出功率不超過100毫瓦，對應的最大的發送與接收距離在100m以內。正是藍牙的這一特點決定了可以將其由通信技術擴展為地理定位技術，也正是這一特點決定了移動目標的定位精度高於100m。
4.全球共享的通信頻段、通用性好。藍牙技術採用全球共享的頻段(2.4GHz)和跳頻擴譜技術，其抗幹擾性強，所發射的功率為mW級，屬於微功力而不至於對其他系統產生有害的幹擾，也不要求特別的保護。在移動目標和固定目標之間採用藍牙技術進行地理定位與信息傳輸不需要向無線電管理部門專門申請頻道。藍牙技術的靈魂在於他的全球統一的、開發的技術標準，以及世界藍牙組織智慧財產權的共享政策。它可以統一各廠家、商家的技術標準，實現各種產品的互聯互通和相互之間的兼容，避免造成在市場競爭中的「技術無序」和社會資源的巨大浪費。
5.智能交通的平臺。此方法與裝置中的移動目標實用於各種機動車、自行車以及行人，涉及面廣。此方法可以對上述的移動目標進行跟蹤監控，也可對移動目標進行定位導航、測速。
6.增加了地理定位信息的安全性。地理信息，特別是高精度的地理信息其安全性問題是當前地理信息共享需要解決的重大問題。如果都用通用的大地參照系，如北京坐標系、GPS全球定位系統多採用的WGS84坐標系，其地理定位信息安全性問題非常嚴重，這是導致了地理信息因為安全性問題不能共享。而利用固定目標來定位移動目標，則可採用地方、區域的獨立坐標系，則在一定意義上增加了地理定位信息安全性。


圖1為移動目標藍牙技術地理定位方法的示意圖。
圖2為移動目標汽車單元上藍牙器件與數據處理裝置集成的原理3為固定目標單元上路燈杆與藍牙器件、數據處理裝置、數據機集成的原理圖。
圖4為移動目標管理中心單元示意圖。
移動目標的藍牙技術地理定位方法與裝置由移動目標單元、固定目標單元以及移動目標管理中心單元3部分組成(圖1)。移動目標汽車單元由移動目標數據處理裝置1和藍牙器件2組成(圖2)。
移動目標數據處理裝置1包括數據處理模塊U4、數據顯示模塊U5、數據存儲模塊U6、導航接口U7模塊，藍牙器件為ROK101 007，包括無線模塊U1、快閃記憶體U2、數據通信接口U3組成；發射功率2.5mW，通信距離30-40m。快閃記憶體固化了汽車的基礎信息，包括汽車型號、出廠號、生產廠商。U1不斷發送被固化了的汽車基礎信息，以及其他來自移動目標數據處理裝置1需要發送的數據，可能是汽車的運行速度、方向、裡程等，以及路況監控信息。同時通過U1不斷接收來自固定目標路燈杆單元發來的路燈杆基礎信息，以及從移動目標管理中心發來的指揮、導航等信息，這些信息通過通信接口被移動目標數據處理裝置1處理，在電子地圖上顯示汽車當前所在的位置，以及導航信息。電源U8由汽車電瓶提供。由於藍牙器件的發射功率一定，通信距離30-40m，在汽車單元藍牙器件剛接收到或剛接收不到某一路燈杆信息時，就將此路燈杆的地理坐標X、Y來代替汽車當前到達的地理位置。
固定目標單元由城市的路燈杆3、藍牙器件4和數據處理裝置5和有線通信數據接口6組成(圖3)；城市路燈杆距根據建設部標準一般為35m，特殊情況40m。藍牙器件為ROK101 007，包括無線模塊U1、快閃記憶體U2、通信接口U3組成；發射功率2.5mW，通信距離30-40m。他的快閃記憶體固化路燈杆的的基礎信息，包括路燈杆編號、地理坐標X、Y。單片機數據處理模塊U10用於存儲與處理路燈系統的其他數據，以及來自移動目標管理中心以及移動目標汽車發來的信息。數據機U9用於將接收到的移動目標汽車數據通過路燈線上傳給移動目標管理中心，以及移動目標管理中心數據下傳給路燈杆單元中的藍牙設備，給送給移動目標汽車。由於路燈系統的供電運行有多種方式，在路燈系統供電時，可以提供給路燈杆單元電源U11，在路燈系統停電時，可以通過供給低壓直流電提供路燈杆單元電源U11。與移動目標汽車單元對應，由於藍牙器件的發射功率一定，通信距離30-40m，在路燈杆單元藍牙器件剛接收到或剛接收不到移動目標汽車基礎信息時，就將此路燈杆的地理坐標X、Y來代替汽車當前到達的地理位置。同時將移動目標汽車發來的信息與路燈杆基礎信息，經過數據機上傳。
移動目標管理中心由地理信息系統(包括基礎地理信息系統、路燈杆管理地理信息系統和移動目標動態系統系統組成)、有線數據接口和圖形顯示器組成(圖4)。由路燈杆固定單元通過路燈線上傳的信息在到達移動目標管理中心後，經過數據機，接收信息，並存儲到移動目標動態定位資料庫中，通過應用地理信息系統處理，與基礎地理信息系統、路燈杆管理地理信息系統進行信息複合，顯示在監視器上，實現對移動目標汽車的監控、測速。
權利要求
1.一種移動目標的藍牙技術地理定位系統方法與裝置，其特徵在於在移動目標上集成藍牙器件，在道路及附近布設具有地理X、Y坐標位置信息的固定目標，併集成藍牙器件，利用藍牙技術短距離無線通信的特點，用已知的固定目標的地理位置來確定移動目標的地理位置，實現移動目標的定位、導航，同時用有線通信方式將固定目標及固定目標接收到的移動目標信息傳輸到移動目標監控中心，實現對移動目標的監控。
2.一種移動目標的藍牙技術地理定位系統方法與裝置，其特徵在於由移動目標單元、固定目標單元以及移動目標管理中心單元組成；移動目標單元由移動目標數據處理裝置1和藍牙器件2組成；固定目標單元由固定目標3、藍牙器件4、數據處理裝置5以及有線通信數據接口6組成；移動目標管理中心單元由地理信息系統、有線通信數據接口和圖形顯示器部分組成。移動目標單元通過藍牙器件不斷發送移動目標信息，同時不斷接收藍牙器件通信範圍內固定目標單元發送的的定位與導航信息，並表示在電子地圖上。固定目標單元不斷接收在其藍牙器件通信範圍內的移動目標的信息，並將這些信息與固定目標的信息通過有線方式傳輸到移動目標管理中心，經過地理信息系統的處理，對移動目標進行定位、導航、測速與監控。
3.根據權利要求1和2所述的移動目標的藍牙技術地理定位系統方法與裝置，其特徵在於移動目標單元發送的移動目標基礎信息包括移動目標型號、出廠號、生產廠商，這些信息被固化在其藍牙器件中。
4.根據權利要求1和2所述的移動目標的藍牙技術地理定位系統方法與裝置，其特徵在於在道路的兩側或道路中間綠島上、道路拐彎處、交叉口重點部位布設或利用具有一定空間間隔的固定目標，城市內道路每隔35-100米，城郊和農村道路每隔2000米。每個固定目標都有確定的地理坐標X、Y。
5.根據權利要求1、2和4所述的移動目標的藍牙技術地理定位系統方法與裝置，其特徵在於固定目標單元發送的基礎信息包括固定目標的編號和X、Y坐標，這些信息被固化在其藍牙器件中。
全文摘要
移動目標的藍牙技術地理定位系統方法是一種利用藍牙技術短距離無線通信的特點,用已知的固定目標地理位置確定移動目標的地理位置,實現移動目標的定位、導航,以及對移動目標的測速、監控的方法和裝置。其方法是在移動目標上集成藍牙器件,用於發送移動目標信息,接收藍牙器件通信範圍內固定目標單元發送的信息,並表示顯示在電子地圖上。固定目標接收移動目標發送的信息,通過有線方式傳輸到管理中心,經過地理信息系統的處理,對移動目標進行定位、導航、測速、監控。
文檔編號G01S11/02GK1361600SQ02112610
公開日2002年7月31日 申請日期2002年1月29日 優先權日2002年1月29日
發明者閭國年, 孫如江, 葉春 申請人:南京師範大學