CN106842176A - 一种基于改进的rssi无线测距技术的蓝牙寻物装置 - Google Patents

一种基于改进的rssi无线测距技术的蓝牙寻物装置 Download PDF

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田玮
田一玮
梁国伟
齐冬莲
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    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
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Abstract

本发明公开了一种基于改进的RSSI无线测距技术的蓝牙寻物装置，属于信息与通信领域。包括无线信号收发装置以及基于RSSI的测距算法。通过运用无线信号随距离衰减的特性进行人与物体的距离估测，进行物体位置的声光显示标定或直接距离及方向标定，实现主动的、较为简易的室内或室外寻物方案。该方案适用于生活中人们在室内找寻意外遗失的小物件或公共场合如室外自行车停放地点的寻车等，为人们生活提供方便。

Description

一种基于改进的RSSI无线测距技术的蓝牙寻物装置
技术领域
本发明属于测量技术及传感器数据处理技术，具体涉及一种基于改进的RSSI无线测距技术的蓝牙寻物装置。
技术背景
现代人时间观念强、生活节奏快，生活中经常出现由于找不到东西而浪费时间的情况。而在停车场等室外区域，尤其高校之中，私人停放的自行车等也常常难以找到。
目前市面上的寻物装置价格偏高，且多为被动式的寻物，即能在物体超出一定距离范围时发出提示，标定链接丢失时的位置，或在连接状态下发出响声。但如果处在嘈杂的环境中，则寻物会受影响。
基于RSSI的蓝牙无线目前误差较大，且只适用于无干扰、空旷的地带，未得到很好的应用。
发明内容
针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于改进的RSSI无线测距主动寻物装置，本发明解决了寻物装置较为被动的问题，适用于主动寻找物品的情况，或适用于不同情形下的便捷无线测距、找车等，具有现实意义。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：一种基于改进的RSSI无线测距技术的蓝牙寻物装置，包括通过无线相连的主机和从机。
进一步的，所述主机包括充电电路、Led显示屏、第一主控芯片及发送模块，所述充电电路包括场效应管M1、二极管D1、电感L1、电容C1、电池V1、开关SW，场效应管M1的源极与直流电相连，场效应管M1的栅极与可控时钟相连，场效应管M1的漏极分别与二极管D1的阴极和电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别与电容C1的一端、电池V1的正极、开关SW的一端相连，二极管D1的阳极、电容C1的另一端以及电池V1的负极均接地；
开关SW的另一端分别与Led显示屏的供电正极、第一主控芯片的供电正极相连，电池V1的负极分别与Led显示屏的供电负极及第一主控芯片的供电负极相连；LED显示屏的数据口与第一主控芯片的I/O口相连；
发送模块的正极供电端与第一主控芯片的供电正极相连，发送模块的负极供电端与第一主控芯片的供电负极相连，发送模块的发送端口与第一主控芯片的接收端口相连，发送模块的接收端口与第一主控芯片的发送端口相连。
进一步的，所述从机包括接收模块、第二主控芯片、电池V2、电阻R1、电容C2、发光二极管LED，接收模块的供电正极、第二主控芯片的供电正极和电阻R1的一端均与电池V2的正极相连，电阻R1的另一端和发光二极管LED的正极相连，发光二极管LED的负极与第二主控芯片的I/O口相连，电容C2的一端与第二主控芯片的I/O口相连，电容C2的另一端与蜂鸣器相连，接收模块的供电负极、第二主控芯片的供电负极和蜂鸣器均与电池V2的负极相连；接收模块的发送端口与第二主控芯片的接收端口相连，接收模块的接收端口与第二主控芯片的发送端口相连；发送模块和接收模块通过无线相连。
本发明的有益效果如下：本发明通过对于无线信号强度变化规律应用，将无线测距应用于日常生活的找物问题，通过对于无线测距和寻物方案改进，使其更为适用实用性情况。
附图说明
图1为发明的结构原理图；
图2为电路连接图；
图3为测距算法程序的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。
如图1和图2所示，一种基于改进的RSSI无线测距技术的蓝牙寻物装置，包括通过无线相连的主机和从机。
所述主机包括充电电路、Led显示屏、第一主控芯片及发送模块，所述充电电路包括场效应管M1、二极管D1、电感L1、电容C1、电池V1、开关SW，场效应管M1的源极与直流电相连，场效应管M1的栅极与可控时钟相连，场效应管M1的漏极分别与二极管D1的阴极和电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别与电容C1的一端、电池V1的正极、开关SW的一端相连，二极管D1的阳极、电容C1的另一端以及电池V1的负极均接地；
开关SW的另一端分别与Led显示屏的供电正极、第一主控芯片的供电正极相连，电池V1的负极分别与Led显示屏的供电负极及第一主控芯片的供电负极相连；LED显示屏的数据口与第一主控芯片的I/O口相连；
发送模块的正极供电端与第一主控芯片的供电正极相连，发送模块的负极供电端与第一主控芯片的供电负极相连，发送模块的发送端口与第一主控芯片的接收端口相连，发送模块的接收端口与第一主控芯片的发送端口相连。本实施例中，所述第一主控芯片可以采用msp系列嵌入式芯片，但不限于此；所述发送模块采用HC-05蓝牙模块，但不限于此。
与物品相连的从机包括接收模块、第二主控芯片、电池V2、电阻R1、电容C2、发光二极管LED，接收模块的供电正极、第二主控芯片的供电正极和电阻R1的一端均与电池V2的正极相连，电阻R1的另一端和发光二极管LED的正极相连，发光二极管LED的负极与第二主控芯片的I/O口相连，电容C2的一端与第二主控芯片的I/O口相连，电容C2的另一端与蜂鸣器相连，接收模块的供电负极、第二主控芯片的供电负极和蜂鸣器均与电池V2的负极相连；接收模块的发送端口与第二主控芯片的接收端口相连，接收模块的接收端口与第二主控芯片的发送端口相连；发送模块和接收模块通过无线相连。
本发明中无线信号发送主机，采用主机模式的HC-05蓝牙模块配合msp系列嵌入式芯片，并附有开关、供电电池、充电电路、led显示屏，用于建立基于蓝牙信号的通讯，通过对RSSI(接收信号强度)的计算估测两个信号收发单元之间的距离，根据通讯时的丢帧情况进行中间障碍物的估计，从而进行寻物，并通过显示装置进行显示。
与物品相连的从机，采用从机模式的HC-05蓝牙模块配合msp系列嵌入式芯片，并附有电池供电、led灯、蜂鸣器，用于接收蓝牙信号建立通讯，并能应答主机，具有发声和发光的功能，标定物体位置。采用集成电路减小体积，并附有能够与物体连接的部件。
无线通讯采用蓝牙4.0无线信号，发射的信号强度相对较小，强度恒定，接收精度较高，误差在厘米级别，信号收发距离在两米之内，使用2.4GHz免执照频段和规定的IEEE802.15.1协议，实现空间无线信号收发，建立通讯。
蓝牙与嵌入式系统通过数据传输口连接，嵌入式处理器通过写指令发射信号，可以与接收装置进行连接，在从机发送固定的数据后，主机读取数据的误码率，同时读取返回的信号强度，驱动接收装置产生动作及响应，便于标定物体的位置。从机始终处于运行状态而主机可人为关闭，并附有显示功能。
寻物算法如图3所示，通过RSSI信号衰减模型和信息的误码率或丢帧率配合估计距离。在丢帧率和误码率较大的情况下，标定为室内阻挡或干扰状态，此时寻物采用发光发声，不采用测距的方式。在丢帧率正常情况下，标定为室外无阻挡状态，通过显示物体的距离进行寻物。
信号接收端通过在极短时间(us级)内将接收信号强度短时积分并取平均值，通过滤波去除高频干扰信号，同时记录短时间内信号变化的微分值，去除变化率过大的数据，得到该时刻的信号强度值，并与信号强度及距离函数曲线对应，得到该时刻的判断发射端及接收端之间的距离。
若主机将寻物情况标定为处于室外空旷区域后，可通过显示提示人转动身体，收集一定时间内信号强度最大的方向，配合传感器等进行最大强度方向显示和距离显示，达到更为准确的主动室外寻物的效果。

Claims (3)

1.一种基于改进的RSSI无线测距技术的蓝牙寻物装置，其特征在于，包括通过无线相连的主机和从机。
2.根据权利要求1所述的基于改进的RSSI无线测距技术的蓝牙寻物装置，其特征在于，所述主机包括充电电路、Led显示屏、第一主控芯片及发送模块，所述充电电路包括场效应管M1、二极管D1、电感L1、电容C1、电池V1、开关SW，场效应管M1的源极与直流电相连，场效应管M1的栅极与可控时钟相连，场效应管M1的漏极分别与二极管D1的阴极和电感L1的一端相连，电感L1的另一端分别与电容C1的一端、电池V1的正极、开关SW的一端相连，二极管D1的阳极、电容C1的另一端以及电池V1的负极均接地；
开关SW的另一端分别与Led显示屏的供电正极、第一主控芯片的供电正极相连，电池V1的负极分别与Led显示屏的供电负极及第一主控芯片的供电负极相连；LED显示屏的数据口与第一主控芯片的I/O口相连；
发送模块的正极供电端与第一主控芯片的供电正极相连，发送模块的负极供电端与第一主控芯片的供电负极相连，发送模块的发送端口与第一主控芯片的接收端口相连，发送模块的接收端口与第一主控芯片的发送端口相连。
3.根据权利要求2所述的基于改进的RSSI无线测距技术的蓝牙寻物装置，其特征在于，所述从机包括接收模块、第二主控芯片、电池V2、电阻R1、电容C2、发光二极管LED，接收模块的供电正极、第二主控芯片的供电正极和电阻R1的一端均与电池V2的正极相连，电阻R1的另一端和发光二极管LED的正极相连，发光二极管LED的负极与第二主控芯片的I/O口相连，电容C2的一端与第二主控芯片的I/O口相连，电容C2的另一端与蜂鸣器相连，接收模块的供电负极、第二主控芯片的供电负极和蜂鸣器均与电池V2的负极相连；接收模块的发送端口与第二主控芯片的接收端口相连，接收模块的接收端口与第二主控芯片的发送端口相连；
发送模块和接收模块通过无线相连。
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