CN106028263B - 基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法和系统 - Google Patents

基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法，其包括以下步骤：步骤S1、在该时序周期t开始的一定时间内，发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端，在该时序周期t的剩余时间内向接收端持续发送终止信号；步骤S2、将缓冲区内未接收到的Beacon信号ID的数据制位均置为零，将接收到Beacon信号ID的数据制位置为所述Beacon信号ID对应的数字信号。本发明还公开了包括发送单元和接收单元的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输系统。本发明以iBeacon开关组合来传输蓝牙信号，让接收端App在后台运行时仍能随时获取来自穿戴式健康监控设备的测量数据。

Description

基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法和系统
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，尤其涉及一种基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法和系统。
背景技术
随着物联网的兴起，现在越来越多穿戴式的健康设备(如：体温计、血氧仪)来实时、连续的检测每个人的生命特征，再用蓝牙传输给手机让用户查看。目前蓝牙传输技术主要分为传统蓝牙(Bluetooth Classic)与蓝牙4.0(Bluetooth Low Energy BLE)。传统蓝牙必须让设备之间进行配对，并且功耗较高。新型的蓝牙4.0技术又有分为subscribeservice的模式来传输数据。以及美国苹果公司推出的ibeacon协议，主要用广播信号的模式让手机感测周边的设备是否存在，但目前ibeacon的协议无法传输变动的数据(如:随时侦测的体温)。传统蓝牙因为功耗太高，并且设备配对的流程不易，已经渐渐为大家所弃用。目前主流的蓝牙4.0技术虽然功耗较低，但subscribe service的模式常常会因为传输不稳定而掉线，一旦掉线之后，如果手机侧的App在后台运行，会导致无法再与硬件设备重启协议，如此一来，该设备就无法继续侦测用户的生命特征，并且因为ios与Android系统级别的限制，只要App放到手机后台运行时就不能发出报警。此外，ibeacon的传输方式在ios与android的系统下可以在后台持续收到ibeacon的广播信息。但因为系统只能选择接收特定ibeacon的广播信息，并且不能获得该ibeacon的额外数据，导致现行的方案无法用ibeacon来传输随时变动的生命特征。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法，其以iBeacon开关组合(以Beacon信号的Enter事件或Exit事件为开关的脉冲信号)来传输蓝牙信号，让接收端(或移动端)App在后台运行时仍能随时获取来自穿戴式健康监控设备的测量数据。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法，其包括以下步骤：
步骤S1、在一个时序周期t的起始，发送端将待发送的体征数据转换为数字信号，每个数字信号均通过一个Beacon信号表示，并定义一个额外的Beacon信号表示该时序周期t已发送完体征数据的终止信号；不同的Beacon信号均对应不同的ID，在该时序周期t开始的一定时间内，发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端，在该时序周期t的剩余时间内向接收端持续发送终止信号；
步骤S2、在接收端建立一个缓冲区，所述缓冲区对应设置有与数字信号一一对应的数据制位；接收端触发Beacon信号的Enter事件，当触发的Beacon信号不是终止信号时，则将该Beacon信号的ID加入缓冲区对应的数据制位中，如果触发的Beacon信号是终止信号，则将缓冲区内未接收到的Beacon信号ID的数据制位均置为零，将接收到Beacon信号ID的数据制位置为所述Beacon信号ID对应的数字信号，此时缓冲区中数据制位即为所述时间周期t内接收的体征数据值；
优选地，所述时间周期t大于接收端触发Beacon信号两次相邻Exit事件的间隔时间。
优选地，所述数字信号为二进制数据、八进制数据、十进制数据以及十六进制数据中的任一种，例如当数字信号为二进制数据时，此时步骤S2中，所述将接收到Beacon信号ID的数据制位则均置为1。
优选地，所述一定时间为时间周期t的二分之一。
优选地，所述发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端时，每个数字信号不为零的Beacon信号的ID至少发送二次以确保接收端能接收到(每个数字信号不为零的Beacon信号的ID)。
进行下一时间周期t的体征数据值接收时，首先将缓冲区进行清空，而不必重新建立缓冲区，然后重复步骤S1和S2的操作。
为了解决上述同样的技术问题，本发明还提供了一种基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输系统，其包括：
发送单元，用于在一个时序周期t的起始，发送端将待发送的体征数据转换为数字信号，每个数字信号均通过一个Beacon信号表示，并定义一个额外的Beacon信号表示该时序周期t已发送完体征数据的终止信号；不同的Beacon信号均对应不同的ID，在该时序周期t开始的一定时间内，发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端，在该时序周期t的剩余时间内向接收端持续发送终止信号；
接收单元，用于在接收端建立一个缓冲区，所述缓冲区对应设置有与数字信号一一对应的数据制位；接收端触发Beacon信号的Enter事件，当触发的Beacon信号不是终止信号时，则将该Beacon信号的ID加入缓冲区对应的数据制位中，如果触发的Beacon信号是终止信号，则将缓冲区内未接收到的Beacon信号ID的数据制位均置为零，将接收到Beacon信号ID的数据制位置为所述Beacon信号ID对应的数字信号，此时缓冲区中数据制位即为所述时间周期t内接收的体征数据值；
所述时间周期t大于接收端触发Beacon信号两次相邻Exit事件的间隔时间。
优选地，所述数字信号为二进制数据、八进制数据、十进制数据以及十六进制数据中的任一种，例如当数字信号为二进制数据时，此时步骤S2中，所述将接收到Beacon信号ID的数据制位则均置为1。
优选地，所述一定时间为时间周期t的二分之一。
优选地，所述发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端时，每个数字信号不为零的Beacon信号的ID至少发送二次以确保接收端能接收到(每个数字信号不为零的Beacon信号的ID)。
优选地，进行下一时间周期t的体征数据值接收时，首先将缓冲区进行清空，而不必重新建立缓冲区，然后重复发送单元和接收单元的操作。
本发明阐述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法和系统，其有益效果在于：利用iOS7.0以上的设备支持对于Beacon设备的后台监控(Monitoring模式)，即使app被强制退出后，仍可以保持室内定位监控的特点，在Beacon协议的基础上进行改进，以iBeacon开关组合的特殊算法来传输蓝牙信号，使其超出室内定位的应用范围，让接收端App在后台运行时仍能随时获取来自穿戴式健康监控设备的测量数据。
附图说明
图1是本发明基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法的流程图；
图2为图1的一种实施例；
图3是本发明基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步描述。
1.蓝牙Beacon技术介绍
蓝牙的Beacon协议是一种基于蓝牙4.0的特殊的广播协议，利用BLE(BluetoothLow Energy)向周围广播自己的ID(由UUID，major和minor构成)，从而可以通知周围的设备它的存在。此外，多个Beacon可以构成一个层级结构的信号区域，如UUID相同的beacon可以构成一个最高层级的信号区域，而UUID和major相同的beacon可以构成一个次高层级的信号区域，UUID、major以及minor都相同的beacon可以构成一个更次级的信号区域。
iOS设备和android设备对于Beacon设备的检测有两种模式，一种是测量模式(Ranging)，一种是监听模式(Monitoring)。在前一种模式中，移动设备可以根据信号强弱计算出Beacon设备与移动设备之间大致距离(可以精确到10cm以内)，而对于后一模式，移动设备并不会估计距离，而是在进入Beacon设备的信范围时触发Enter事件，而在离开Beacon设备的信号范围时(存在一定的延迟)触发Exit事件。
正是因为Beacon技术的上述特点，因此被广泛地用于室内定位应用中。
本发明正是利用iOS7.0以上的设备支持对于Beacon设备的后台监控(Monitoring模式)，即使app被强制退出后，仍可以保持室内定位监控的特点，在Beacon协议的基础上进行改进，通过Beacon信号的Enter事件或Exit事件作为脉冲信号，进而用于调制待发送的体征数据。请参照图1所示，其具体包括以下步骤：
步骤S10、定义一个时序周期t(t>移动端设备触发Beacon信号Exit事件的间隔时间)。
步骤S20、在设备端(即发送端)，每个时序周期t的起始，将待发送的体征数据(模拟信号)转换为数字信号，这里以二进制为例，转换的二进制数据bn bn-1…b2b1b0。对于每一个二进制位，用一个Beacon信号来表示，每个数字信号对应的Beacon信号均对应一个与该数字信号对应的ID，例如二进制数据bn bn-1…b2b1b0对应的Beacon信号的ID依次为BnBn-1…B2B1B0，通过该Beacon信号的ID即可获取相应的二进制数据值。同时并定义一个额外的Beacon信号来表示该时序周期已发送完数据(该终止信号的id为E)。在接下来的t/2内，依次发送那些为1的二进制位的Beacon信号的id(可重复发送以确保移动端能收到信号)。在剩下的t/2的时间内持续发送终止信号。
步骤S30、在移动端(即接收端)，首先将要收的数据进行初始化(如可将每个二进制位置为0)，并建立一个缓冲区Buf，在该缓冲区Buf中，为方便数据传送，可设置与数字信号一一对应的数据制位(这里既是二进制位)，数据制位接收步骤S20中对应的那些为1的二进制位的Beacon信号的id，当数据制位接收到相应的Beacon信号的id后，则该数据制位的数值就固定了。
步骤S40、当移动端一旦接收到某一Beacon信号的ID时，则移动端就会触发该Beacon信号的Enter事件(在同一时序周期t内，对于同一Beacon信号的ID，移动端仅触发一次该Beacon信号的Enter事件)。移动端触发Beacon信号的Enter事件时，判断该Beacon信号是不是终止信号E，如果不是，则将该Beacon信号的ID加入到缓冲区Buf对应的数据制位上，如果该Beacon信号是终止信号E，则说明时序周期t内的体征数据传输完毕，则将缓冲区Buf中出现的所有Beacon信号的ID对应的数据制位置为1，剩余没有出现的所有Beacon信号的ID对应的数据制位置为0，此时缓冲区Buf中的数据制位值即为该时序周期t内接收的体征数据。
步骤S50、进行下一时序周期t的体征数据采集时，清空缓冲区Buf，重复步骤S10-S40即可得到下一个时序周期的体征数据值。
以发送端在第一个顺序周期t内转换后得到的二进制数据b3b2b1b0＝1101为例，请参照图2所示，首先，在发送端将二进制数据b3b2b1b0通过Beacon信号表示，每个Beacon信号的ID分别为B3B2B1B0，然后依照一定的顺序依次将二进制数据为1对应的Beacon信号的ID发送接收端(可重复发送)，例如发送B0B0B2B2B3B3到接收端，接收端一旦接收到某一Beacon信号的ID时，则移动端就会触发该Beacon信号的Enter事件；然后逐个判断Beacon信号是不是终止信号E，如果不是，则将该Beacon信号的ID依次加入到缓冲区Buf对应的数据制位上，依此得到数据制位上的ID，为B0B2B3。当Beacon信号是终止信号E时，则接收结束，将接收到的ID对应的数据制位均置为1，其余未接收到ID的数据制位均置为0，最后以与二进制数据b3b2b1b0对应的顺序表达出来，即得到数据制位的值为1101，该数据制位的值即为接收端最终接收到的体征数据值。下一个顺序周期t的体征数据接收方式与之类似，不过在下一个顺序周期t接收体征数据前，将缓冲区Buf清空即可。
本发明还提供一种对应于上述基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法的系统，其包括发送单元10和接收单元20，其中，发送单元10的功能对应上述步骤S10和步骤S20，接收单元20的功能对应上述步骤S30和步骤S40，这里不再赘述。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤S1、在一个时序周期t的起始，发送端将待发送的体征数据转换为数字信号，每个数字信号均通过一个Beacon信号表示，并定义一个额外的Beacon信号表示该时序周期t已发送完体征数据的终止信号；不同的Beacon信号均对应不同的ID，在该时序周期t开始的一定时间内，发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端，在该时序周期t的剩余时间内向接收端持续发送终止信号；
步骤S2、在接收端建立一个缓冲区，所述缓冲区对应设置有与数字信号一一对应的数据制位；接收端触发Beacon信号的Enter事件，当触发的Beacon信号不是终止信号时，则将该Beacon信号的ID加入缓冲区对应的数据制位中，如果触发的Beacon信号是终止信号，则将缓冲区内未接收到的Beacon信号ID的数据制位均置为零，将接收到Beacon信号ID的数据制位置为所述Beacon信号ID对应的数字信号，此时缓冲区中数据制位即为所述时序周期t内接收的体征数据值；
所述时序周期t大于接收端触发Beacon信号两次相邻Exit事件的间隔时间。
2.根据权利要求1所述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法，其特征在于，所述数字信号为二进制数据、八进制数据、十进制数据以及十六进制数据中的任一种。
3.根据权利要求1所述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法，其特征在于，所述一定时间为时序周期t的二分之一。
4.根据权利要求1或3所述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法，其特征在于，所述发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端时，每个数字信号不为零的Beacon信号的ID至少发送二次以确保接收端能接收到。
5.根据权利要求1所述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输方法，其特征在于，进行下一时序周期t的体征数据值接收时，首先将缓冲区进行清空，然后重复步骤S1和S2的操作。
6.一种基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输系统，其特征在于，其包括：
发送单元，用于在一个时序周期t的起始，发送端将待发送的体征数据转换为数字信号，每个数字信号均通过一个Beacon信号表示，并定义一个额外的Beacon信号表示该时序周期t已发送完体征数据的终止信号；不同的Beacon信号均对应不同的ID，在该时序周期t开始的一定时间内，发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端，在该时序周期t的剩余时间内向接收端持续发送终止信号；
接收单元，用于在接收端建立一个缓冲区，所述缓冲区对应设置有与数字信号一一对应的数据制位；接收端触发Beacon信号的Enter事件，当触发的Beacon信号不是终止信号时，则将该Beacon信号的ID加入缓冲区对应的数据制位中，如果触发的Beacon信号是终止信号，则将缓冲区内未接收到的Beacon信号ID的数据制位均置为零，将接收到Beacon信号ID的数据制位置为所述Beacon信号ID对应的数字信号，此时缓冲区中数据制位即为所述时序周期t内接收的体征数据值；
所述时序周期t大于接收端触发Beacon信号两次相邻Exit事件的间隔时间。
7.根据权利要求6所述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输系统，其特征在于，所述数字信号为二进制数据、八进制数据、十进制数据以及十六进制数据中的任一种。
8.根据权利要求6所述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输系统，其特征在于，所述一定时间为时序周期t的二分之一。
9.根据权利要求7或8所述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输系统，其特征在于，所述发送端依次发送数字信号不为零的Beacon信号的ID至接收端时，每个数字信号不为零的Beacon信号的ID至少发送二次以确保接收端能接收到。
10.根据权利要求6所述的基于Beacon协议的穿戴式设备数据传输系统，其特征在于，进行下一时序周期t的体征数据值接收时，首先将缓冲区进行清空，然后重复发送单元和接收单元的操作。
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