一種基於藍牙判別運動趨勢的方法

2023-12-11 19:54:52

專利名稱：一種基於藍牙判別運動趨勢的方法
技術領域：
本發明涉及一種判別運動趨勢的方法，特別是一種基於藍牙判別運動趨勢的方法。
背景技術：
當前定位技術主要分為兩類:室外定位技術和.室內定位技術。目前，室外定位系統有美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯系統、中國的北鬥系統以及歐洲的伽利略及移動運營網基站(AGPS)定位技術。在室外採用衛星定位具有覆蓋範圍廣、用戶接入量大等優勢。但是因為室外定位技術中均存在一些固有缺點:定位精度低、室內信號弱、搜星時間長等。然而當用戶進入到室內的時候，這些定位系統的定位精度就急劇下降。主要是因為室內阻隔對信號的影響。所以，為了解決室內定位的問題，衍生了多種室內定位系統和方法。當前應用於室內定位的主要技術有UWB(超寬帶)、RFID (射頻識別)和藍牙(Bluetooth)等技術。一、UWB(超寬帶)技術是一種全新的、與傳統通信技術有極大差異的通信新技術。它不需要使用傳統通信體制中的載波，而是通過發送和接收具有納秒或納秒級以下的極窄脈衝來傳輸數據，從而具有GHz量級的帶寬。超寬帶系統與傳統的窄帶系統相比，具有穿透力強、功耗低、抗多徑效果好、安全性高、系統複雜度低、能提供精確定位精度等優點。二、射頻識別即 RFID (Radio Frequency IDentification)技術，又稱電子標籤、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標並讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。目前RFID技術應用很廣，如:圖書館，門禁系統，食品安全溯源、室內定位等。RFID定位系統組成結構主要包括:電子標籤、天線、讀寫器、中央信息系統(計算機)。RFID定位系統的基本工作原理:標籤進入磁場後，接收解讀器發出的射頻信號，憑藉感應電流所獲得的能量發送出存儲在晶片中的產品信息(Passive Tag，無源標籤或被動標籤)，或者由標籤主動發送某一頻率的信號(Active Tag,有源標籤或主動標籤),解讀器讀取信息並解碼後，送至中央信息系統進行有關數據處理。RFID定位系統的缺點列舉如下:
1.RFID系統中包含的電子標籤、發射器、讀寫器、編碼器及天線等硬體設備成本高，且需要特別定製。2.RFID系統中天線的網絡布線繁瑣複雜，增加了成本投入，且維護難度大。3.RFID系統中的電子標籤存在不可控性，涉及隱私問題。(RFID電子標籤無法確認該RFID讀寫器是否合法，當其一旦進入到讀寫器傳感範圍，就會無條件的自動發出標籤身份訊息，容易導致個人隱私的洩露。)
4.國際上沒有統一的RFID頻率開放頻段，各國開放頻段都有所不同，一致性上存在差異問題。RFID技術所使用的頻段為50KHZ-5.8GHz，且各系列標準的應用範圍也有較大差
巳三、藍牙(Bluetooth)技術實質是一種短距離無線通信標準。它以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與行動裝置通信環境建立一個特別連接來進行設備間的數據通信。藍牙標準工作頻段為2.4GHz的ISM頻段。最新藍牙4.0版本依舊向下兼容，包含經典藍牙技術規範和最高速度24Mbps的藍牙高速技術規範，一般通訊距離在15米以內，最大通訊距離可超過100米。2013年公開的發明專利(申請號為:201210306880.6) 「一種基於藍牙技術實現定
位的方法及系統」。它是基於移動終端，藍牙AP (接入點)和伺服器構建的定位系統，其定位過程中移動終端需要反覆將廣播信息通過由藍牙AP構建的傳輸通信網絡與伺服器進行通信，經伺服器處理後，得到當前移動終端的位置信息的一種方法，並發送給移動終端。首先，需要構建複雜的藍牙AP傳輸通信網絡。然後，藍牙AP接收到移動終端廣播信息後，將信息傳輸至專用伺服器處理。伺服器將處理後的結果，再次通過藍牙AP傳輸給移動終端，最終轉換成移動終端室內位置。此專利缺點:
1.藍牙AP傳輸通信網絡構建複雜，維護工作不便，硬體成本高。2.需要專門伺服器處理由藍牙AP發送來的數據，會出現數據網絡延遲及數據帶寬問題。

3.只能獲得移動終端在當前室內中的位置信息。

發明內容
針對現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種對硬體要求低、不需要複雜的C/S (移動終端與伺服器)數據處理架構，智能移動終端可以自主處理結果，並確定室內位置、可以得到當前智能移動終端的運動趨勢的方法。為了達到上述目的，本發明採用以下技術方案:一種基於藍牙判別運動趨勢的方法，其步驟包括:
1)布設藍牙傳感器，所述的藍牙傳感器兩兩間的距離D>=4m，空間入口與出口處必須布設標定相應的「入口 」與「出口」 「藍牙傳感器」；
2)將」藍牙傳感器」預先布設在室內入口處標記為「傳感器0」，當使用者進入預設傳感器的室內環境前，移動終端軟體提示用戶打開藍牙功能；當終端探測到「傳感器O」後，從而正式進入藍牙室內定位模式；
3)當處於預設傳感器線路上時，移動端藍牙設備會定時搜索當前區域內傳感器設備並查詢其RSSI信號強度值，是根據獲取的傳感器ID與其對應RSSI分別可以知道當前圓形半徑在15米範圍內的藍牙RSSI與距離關係圖，如圖6所示；
4)將智能終端與藍牙感應距離設定在2米以內時，得到的相應傳感器RSSI信號值以V>=-60dbm(+-5dbm)，從本次探測結果中獲取的傳感器RSSI值列表中找到RSSI的兩個最大值 MAX (Vx，Vy，Vz……)=(Vx, Vy)，此時有關係:Vx>=Vy ;
5)當Vx〈-60+-5dbm, Vy>=-60+-5dbm, MAX (Vx, Vy, Vz......) = (Vy，Vz)時，此時有關係:Vx=Vz ；
6)根據前後兩次統計結果，得到當前移動終端的運動趨勢即:逐漸遠離傳感器X，經過傳感器Y，並逐漸靠近傳感器Z ；
7)當智能移動終端離開室內出口時探測到預先面市的「出口傳感器」時，程序將在後在結束工作模式，至此運動趨勢程序結束。採用上述技術方案後，本發明具有以下有益效果:
1.本系統中將通用藍牙適配器作為「藍牙傳感器」，無須特殊硬體開發定製，市場上批量化生產的藍牙硬體模塊，成本低廉，只需幾元錢。2.本系統只包含智能移動終端與「藍牙傳感器」兩個部分。帶藍牙功能的智能移動終端(如智慧型手機、平板)無須再配備額外電子硬體模塊，依靠其自帶藍牙功能與定位程序，就可以與周邊預先布設的「藍牙傳感器」網絡進行傳感識別定位，構造簡單，滿足設計需求，解決了 RFID複雜架構問題。3.藍牙模塊自帶的RSSI信號強度指示器查詢探測這一功能可以作為無線傳感定位的差別手段。4.室內定位過程中的通信數據可以通過智能移動終端自帶的網絡功能與伺服器進行數據通信交互。而無須另外布設輔助的網絡設備構建通信網絡。


圖1為本發明一種基於藍牙判別運動 趨勢的方法採用直線路徑布局環境中時藍牙傳感器位置示意圖。圖2為本發明一種基於藍牙判別運動趨勢的方法採用轉彎路徑布局 環境中時藍牙傳感器位置示意圖。圖3為本發明一種基於藍牙判別運動趨勢的方法採用「T形」路徑布局環境中時藍牙傳感器位置示意圖。圖4為本發明一種基於藍牙判別運動趨勢的方法採用「十字形」路徑布局環境中時藍牙傳感器位置示意圖。圖5為本發明一種基於藍牙判別運動趨勢的方法採用「星型」路徑布局環境中時藍牙傳感器位置示意圖。圖6為本發明一種基於藍牙判別運動趨勢的方法「RSS1-距離」間關係圖。圖7為本發明一種基於藍牙判別運動趨勢的方法處理流程圖。圖8為本發明一種基於藍牙判別運動趨勢的方法判斷流程圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步的解釋。硬體平臺
移動端:android平臺藍牙2.1,
傳感器:基於CSR BC4晶片的藍牙適配器。如圖7、圖8所示，一種基於藍牙判別運動趨勢的方法，其步驟包括:
1)布設藍牙傳感器，所述的藍牙傳感器兩兩間的距離D>=4m，空間入口與出口處必須布設標定相應的「入口 」與「出口」 「藍牙傳感器」；
2)將」藍牙傳感器」預先布設在室內入口處標記為「傳感器0」，當使用者進入預設傳感器的室內環境前，移動終端軟體提示用戶打開藍牙功能；當終端探測到「傳感器O」後，從而正式進入藍牙室內定位模式；
3)當處於預設傳感器線路上時，移動端藍牙設備會定時搜索當前區域內傳感器設備並查詢其RSSI信號強度值，是根據獲取的傳感器ID與其對應RSSI分別可以知道當前圓形半徑在15米範圍內的藍牙RSSI與距離關係 4)將智能終端與藍牙感應距離設定在2米以內時，得到的相應傳感器RSSI信號值以V>=-60dbm(+-5dbm)，從本次探測結果中獲取的傳感器RSSI值列表中找到RSSI的兩個最大值 MAX (Vx，Vy，Vz……)=(Vx, Vy)，此時有關係:Vx>=Vy ;
5)當Vx〈-60+-5dbm, Vy>=-60+-5dbm, MAX (Vx, Vy, Vz......) = (Vy，Vz)時，此時有關係:
Vx=Vz ；
6)根據前後兩次統計結果，得到當前移動終端的運動趨勢即:逐漸遠離傳感器X，經過傳感器Y，並逐漸靠近傳感器Z ；
7)當智能移動終端離開室內出口時探測到預先面市的「出口傳感器」時，程序將在後在結束工作模式，至此 運動趨勢程序結束。實施例一:直線路徑布局
如圖1所示，移動終端進入「入口」 「藍牙傳感器」(「傳感器O」)最佳感知區域範圍時，將進入運動趨勢感知判斷狀態。移動終端通過程序後臺定時探測並處理後的得到的結果:當趨近「傳感器O」時，其RSSI值V在不斷增大趨近於-20 dbm ;當遠離「傳感器O」時，其RSSI值V在不斷減小趨近於-70 dbm ο同理，對於直線軌跡上的布設的其他已知傳感器也會得到相似RSSI信號強度變化曲線圖。從而根據預先設置空間位置值，得到當前所處空間的位置，並能夠通過經過的標定的」藍牙傳感器」獲取當前運動趨勢(向前或向後，趨近或遠離某一空間位置的運動)。當移動終端進入「出口」「藍牙傳感器」(「傳感器3」)最佳感知區域範圍並有遠離趨勢，並最終離開最佳感知區域範圍後，後臺程序將結束運動趨勢感知活動。當採用直線路徑布局環境中時，智能移動終端可以感知當前運動趨勢:向前或向後，趨近或遠離某一空間位置的運動等四種動態運動趨勢，及其室內具體位置。實施例二:轉彎路徑布局
如圖2所示，當移動終端進入「入口」 「藍牙傳感器」(「傳感器O」)和「出口」 「藍牙傳感器」(「傳感器3」)及直線路徑軌跡上布設的其他」藍牙傳感器」(「傳感器I」和「傳感器3」)最佳感知區域範圍時，感知運動趨勢方法與I直線行進軌跡路徑方法相同。是否在拐角處布設」藍牙傳感器」(「傳感器2」)有兩種情況:
(1)不布設」藍牙傳感器」(「傳感器2」)，此時移動終端將在進入拐角前進入探測空白狀態(即無法感知轉彎趨勢)。只有當其進入下一個」藍牙傳感器」(「傳感器3」)最佳感知區域範圍時，才能夠繼續進行運動趨勢感知。即會出現運動趨勢判斷不連續情況。通過預設標定的」藍牙傳感器」間關係得到相應運動趨勢(向左或向右)
(2)布設」藍牙傳感器」(「傳感器2」)，此時移動端將能夠連續對運動趨勢進行連續探測處理。通過預設標定的」藍牙傳感器」間關係得到相應運動趨勢(向左或向右，趨近或遠離拐角位置的運動)
當米用轉彎路徑布局環境中時，智能移動終端可以感知當如運動趨勢:向如或向後，趨近或遠離某一空間位置、向左或向右運動等六種動態運動趨勢，及其室內具體位置。實施例三:「T形」路徑布局
如圖3所示，當移動終端進入「入口」 「藍牙傳感器」(「傳感器O」)和「出口」 「藍牙傳感器」(「傳感器2」或「傳感器3」)及直線路徑軌跡上布設的其他」藍牙傳感器」(「傳感器I」和「傳感器3」)最佳感知區域範圍時，感知運動趨勢方法與I直線行進軌跡路徑方法相同。當移動終端進入「傳感器1」、「傳感器2」和「傳感器3」所成的「等邊三角形內接圓形區域」時，將得到以下情況:
移動終端運動趨勢正在遠離「傳 感器I」時，後臺程序獲取的「傳感器T』RSSI值在不斷變小，而「傳感器2」和「傳感器3」的RSSI值在不斷變大。當進入由三個傳感器組成的「三圓外切區域」時，此區域將會是「誤差區域」(此區域大小根據實際」藍牙傳感器」布設情況而定)，即移動終端獲取的探測值將暫時無法判斷運動趨勢。只有當移動終端再次進入其中某一」藍牙傳感器」的最佳感知區域範圍時，才能夠得到當前運動趨勢(向左或向右，向前或向後)。當採用「T形」路徑布局環境中時，智能移動終端可以感知當前運動趨勢:向前或向後，趨近或遠離某一空間位置、向左或向右運動等六種動態運動趨勢，及其室內具體位置。實施例四:「十字形」路徑布局
如圖4所示，當移動終端進入「入口」 「藍牙傳感器」(「傳感器O」)和「出口」 「藍牙傳感器」(「傳感器2」或「傳感器3」或「傳感器4」)及直線路徑軌跡上布設的其他」藍牙傳感器」(「傳感器I」和「傳感器3」)最佳感知區域範圍時，感知運動趨勢方法與I直線行進軌跡路徑方法相同。當移動終端進入「傳感器1」、「傳感器2」、「傳感器3」或「傳感器2」、「傳感器3」、「傳感器4」所成的「等邊矩形區域」時，將得到以下情況:
1.移動終端運動趨勢正在遠離「傳感器I」時，後臺程序獲取的「傳感器T』RSSI值在不斷變小，而「傳感器2」和「傳感器3」的RSSI值在不斷變大。當進入由三個傳感器(「傳感器1」、「傳感器2」、「傳感器3」)組成的「三圓外切區域」時，此區域將會是「誤差區域」(此區域大小根據實際」藍牙傳感器」布設情況而定)，即移動終端獲取的探測值將暫時無法判斷運動趨勢。只有當移動終端再次進入其中某一」藍牙傳感器」(「傳感器I」或「傳感器2」或「傳感器3」)的最佳感知區域範圍時，才能夠得到當前運動趨勢(向前或向後，向左或向右)。2.移動終端運動趨勢正在趨近「傳感器4」時，後臺程序獲取的「傳感器4」RSSI值在不斷變大，而「傳感器2」和「傳感器3」的RSSI值在不斷減小。當進入由三個傳感器(「傳感器2」、「傳感器3」、「傳感器4」)組成的「三圓外切區域」時，此區域將會是另一個「誤差區域」(此區域大小根據實際」藍牙傳感器」布設情況而定)，即移動終端獲取的探值將暫時無法判斷運動趨勢。只有當移動終端再次進入其中某一」藍牙傳感器」(「傳感器2」或「傳感器3」或「傳感器4」)的最佳感知區域範圍時，才能夠得到當前運動趨勢(向前或向後，向左或向右)。當採用「十字形」路徑布局環境中時，智能移動終端可以感知當前運動趨勢:向前或向後，趨近或遠離某一空間位置、向左或向右運動等六種動態運動趨勢，及其室內具體位置。實施例五:「星型」路徑布局
如圖5所示，當移動終端進入「入口「藍牙傳感器」(「傳感器O」)和「出口」 「藍牙傳感器」(「傳感器I」或或「傳感器2」或「傳感器3」或「傳感器4」)最佳感知區域範圍時，感知運動趨勢方法與I直線行進軌跡路徑方法相同。當移動終端進入「傳感器0」、「傳感器1」、「傳感器2」、「傳感器3」、「傳感器4」所
成的「星形多邊形區域」時，將進入「誤差區域」(此區域大小根據實際」藍牙傳感器」布設情況而定)，即移動終端獲取的探值將暫時無法判斷運動趨勢。只有當移動終端穿過此區域，再次進入其中某一」藍牙傳感器」(「傳感器O」或「傳感器I」或「傳感器2」或「傳感器3」或「傳感器4」)的最佳感知區域範圍時，才能夠得到當前趨向於某一預設標定傳感器的運動趨勢。當採用「星型」路徑布局環境中時，智能移動終端可以感知當前運動趨勢:向前或向後，趨近或遠離某一空間位置、向左或向右運動等六種動態運動趨勢，及其室內具體位置。「藍牙傳感器」的布局方式需要根據具體環境中路徑情況進行合理布局，本發明為上五種常規路徑布設提供了對應傳感器最優布局方案。通過以上採用以上最優布局方案，藍牙室內定位中的運動趨勢判別可以獲得最佳運動趨勢判別的結果。而本發明針對以上不足 的優點:
1.對硬體要求低，只需要通用藍牙適配器來當作「藍牙傳感器」，並不需要藍牙AP數據傳輸組網功能，所以部署與維護成本低廉。2.智能移動終端中的運動趨勢判別程序只需要周期探測查詢周邊「藍牙傳感器」，並不需要複雜的C/S (移動終端與伺服器)數據處理架構，智能移動終端可以自主處理結果，並確定室內位置。3.智能移動終端只需要對根據周邊「藍牙傳感器」探測查詢結果進行處理後，可以得到當前智能移動終端的運動趨勢。
權利要求
1.一種基於藍牙判別運動趨勢的方法，其步驟包括: 1)布設藍牙傳感器，所述的藍牙傳感器兩兩間的距離D>=4m，空間入口與出口處必須布設標定相應的「入口 」與「出口」 「藍牙傳感器」； 2)將」藍牙傳感器」預先布設在室內入口處標記為「傳感器O」，當使用者進入預設傳感器的室內環境前，移動終端軟體提示用戶打開藍牙功能；當終端探測到「傳感器O」後，從而正式進入藍牙室內定位模式； 3)當處於預設傳感器線路上時，移動端藍牙設備會定時搜索當前區域內傳感器設備並查詢其RSSI信號強度值，是根據獲取的傳感器ID與其對應RSSI分別可以知道當前圓形半徑在15米範圍內的藍牙RSSI與距離關係圖； 4)將智能終端與藍牙感應距離設定在2米以內時，得到的相應傳感器RSSI信號值以V>=-60dbm(+-5dbm)，從本次探測結果中獲取的傳感器RSSI值列表中找到RSSI的兩個最大值 MAX (Vx，Vy，Vz……)=(Vx, Vy)，此時有關係:Vx>=Vy ; 5)當Vx〈-60+_5d bm, Vy>=-60+-5dbm, MAX (Vx, Vy, Vz......) = (Vy, Vz)時，此時有關係:Vx=Vz ； 6)根據前後兩次統計結果，得到當前移動終端的運動趨勢即:逐漸遠離傳感器X，經過傳感器Y，並逐漸靠近傳感器Z ； 7)當智能移動終端離開室內出口時探測到預先面市的「出口傳感器」時，程序將在後在結束工作模式，至此運動趨勢程序結束。
全文摘要
本發明公開了一種基於藍牙判別運動趨勢的方法，該方法對硬體要求低、不需要複雜的C/S(移動終端與伺服器)數據處理架構，智能移動終端可以自主處理結果，並確定室內位置、可以得到當前智能移動終端的運動趨勢。
文檔編號H04B17/00GK103235283SQ20131011885
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月8日 優先權日2013年4月8日
發明者龍毅, 王啟義 申請人:蘇州邁普信息技術有限公司