CN107121664B - Ble方式的汽车蓝牙判断手机位置和自动标定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了BLE方式的汽车蓝牙判断手机位置和自动标定的方法，它涉及汽车技术领域。车顶鲨鱼鳍天线内的传感器信号强度小于车内顶部传感器信号强度15DB，即可判断手机是在车内，当车顶鲨鱼鳍天线内的传感器信号强度和车内顶部传感器信号强度差值小于15DB的时候，可以判断手机是在车外，车门左右两侧门把手上安装的传感器检测到的信号强度差值小于10DB，识别为手机在车内，大于10DB识别为手机在车外，通过这两个条件首先判定手机是否在车内，当两个条件同时判断为手机在车内的时候，（左右侧门把手传感器检测到的手机蓝牙信号差值小于10DB，车内顶部传感器信号强度小于车顶鲨鱼鳍天线信号传感器强度15DB）系统自动以车内顶部BLE传感器采集到的手机BLE的信号强度为基准进行标定。本发明采用不同传感器之间信号强度差值来识别手机BLE信号，因此，无需标定，也可以实现识别手机是在车内还是车外。自动标定后，可以实现高精度的手机距离测量。

Description

BLE方式的汽车蓝牙判断手机位置和自动标定的方法
技术领域
本发明涉及的是汽车技术领域，具体涉及BLE方式的汽车蓝牙判断手机位置和自动标定的方法。
背景技术
iBeacon功能，可以实现距离感知，iBeacon是苹果在2013年WWDC上推出一项基于蓝牙4.0（Bluetooth LE | BLE | Bluetooth Smart）的精准微定位技术，当你的手持设备靠近一个Beacon基站时，设备就能够感应到Beacon信号，范围可以从几毫米到50米。
德国大陆公司，美国通用汽车公司类似方案的研究发现，（详见附件美国通用汽车公司BLE专利文稿）他们所采用的BLE方案都是通过RSSI值判断距离的方法来判定手机是在车内或者车外，由于不同品牌手机之间蓝牙信号强度的差异，因此，该方案无一例外的都要进行人工标定，其应用场景为，当用户第一次使用该功能，或者用户更换手机的时候，需要在距离车辆上的BLE天线的固定位置，例如坐在驾驶座上用手机APP点击标定按键或通过操作车内相应的设置功能进行标定，之后车辆的BLE传感器以此信号强度为基准，测算出手机与传感器之间的距离，这在用户感受上不会太好，如果用户频繁更换手机，如果用户没有及时重新标定手机信号强度，会造成距离判断误差很大，甚至会造成手机误锁进车内的风险。
标定的意义：
由于目标手机的蓝牙信号强度（RSSI值）存在比较大的离散性，因此在需要精确测量手机距离车辆位置的时候，需要代入参数A，标定后，可实现多段距离判断，例如手机靠近车辆20米（误差1米）打开双闪，并进入蓝牙遥控器遥控范围，当手机靠近车辆1米（误差30厘米以内）可实现解锁车锁功能。
计算公式：
d = 10^((abs(RSSI) - A) / (10 * n))
其中：
d - 计算所得距离
RSSI - 接收信号强度（负值）
A - 发射端和接收端相隔1米时的信号强度
n - 环境衰减因子 综上所述，本发明设计了一种BLE方式实现的汽车蓝牙判断手机位置并进行自动标定的方法。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种BLE方式实现的汽车蓝牙判断手机位置的方法，不是通过RSSI值来估算距离来判断的，而是采用不同传感器之间信号强度差值来识别的，因此，无需标定，也可以实现识别手机是在车内还是车外。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：BLE方式的汽车蓝牙判断手机位置和自动标定的方法，其包括以下步骤：1、在汽车车内前部设置有BLE计算中心A、左右车门把手处B和车内中央位置均设置有BLE标定天线C，车顶尾部还设置有鲨鱼鳍BLE天线D；2、鲨鱼鳍BLE天线内的传感器信号强度小于车内顶部传感器信号强度15DB，即可判断手机是在车内，当车顶鲨鱼鳍BLE天线内的传感器信号强度和车内中央位置的BLE标定天线内的传感器信号强度差值小于15DB的时，可以判断手机是在车外，左右车门把手处的BLE标定天线内的传感器检测到的信号强度差值小于10DB，识别为手机在车内，大于10DB识别为手机在车外，通过这两个条件首先判定手机是否在车内；
3、当判断为手机在车内的时候，系统自动以车内顶部BLE标定天线内的传感器采集到的手机BLE的信号强度为基准标定（手机在车内的时候，与车顶BLE传感器的距离基本上是恒定的，因此要求车内传感器安装位置要装在车顶中心位置。）
本发明位置测定项目是基于BLE技术的一个场强距离判断，采用两个以上的BLE天线和一个主机，通过调试天线指向性，可实现高精度的手机位置判断及距离测量。为了达到判断效果，利用CoreLocation.framework扫描获得周边蓝牙设备，所获得的iBeacon在CoreLocation里以CLBeacon表示，其中有RSSI值（接收信号强度），可以用来计算发射端和接收端间距离。如需精确到具体数值，需要在使用的时候，在距离标定天线一米距离做一下标定，如果仅仅是判断手机在车内还是车外，则不需要做此操作。经过实际测试，即使不做标定，判断手机在车内还是车外，误差已经可以达到小于10CM。此时的算法是一个差值算法，精度与手机蓝牙信号强度（RSSI）无关。如果需要把手机与车上的蓝牙天线距离量化到具体数值，则需要对手机蓝牙信号强度进行标定。
本发明具有以下有益效果：本发明可以解决以手机为钥匙来判断手机所在位置精确定位的物联网应用于汽车无钥匙进入的方案，可以不必手工标定，只需要用户带着手机坐进驾驶室一次，就可实现自动标定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的实施例1的方案示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：BLE方式的汽车蓝牙判断手机位置和自动标定的方法，其包括以下步骤：1、在汽车车内前部设置有BLE计算中心A、左右车门把手处B和车内中央位置均设置有BLE标定天线C，车顶尾部还设置有鲨鱼鳍BLE天线D；2、鲨鱼鳍BLE天线内的传感器信号强度小于车内顶部传感器信号强度15DB，即可判断手机是在车内，当车顶鲨鱼鳍BLE天线内的传感器信号强度和车内中央位置的BLE标定天线内的传感器信号强度差值小于15DB的时，可以判断手机是在车外，左右车门把手处的BLE标定天线内的传感器检测到的信号强度差值小于10DB，识别为手机在车内，大于10DB识别为手机在车外，通过这两个条件首先判定手机是否在车内；
3、当判断为手机在车内的时候，系统自动以车内顶部BLE标定天线内的传感器采集到的手机BLE的信号强度为基准标定（手机在车内的时候，与车顶BLE传感器的距离基本上是恒定的，因此要求车内传感器安装位置要装在车顶中心位置。）
实施例1：如图1所示，本实施例主要是以车体的金属部分作为屏蔽和反射区域，BLE的陶瓷天线或模块板载天线作为八木天线的有源振子，车体作为八木天线的反射器，形成一个单向的二单元八木天线，通过调整天线到车体的位置和有源振子的长度，可获得比较理想的驻波比，经过实测，以车体为界，该八木天线的辐射主瓣方向角度大于120度，在180度上是一个明显的临界点，也就是以图1所示虚线位置为一个临界点，移动10厘米就会对BLE场强（RSSI)形成15dB以上的衰减，因此可以据此明显判断出目标手机是在车内还是车外。因此，通常两个BLE天线就可以区分出来，如果需要更加精确的判断，或者还需要判断后尾箱和车驾驶舱为界判断手机是在车内或车外，则需要增加一个尾部天线。如果要实现该功能，需要在车顶内外各加装一个垂直极化全向天线以保证以车顶为中心，形成一个圆形蓝牙天线覆盖范围，与待测BLE设备之间的距离探测，由车外顶部的天线完成，但由于目标手机不同品牌之间存在很大的离散性，必须要在距离天线固定距离内做一个信号标定（通常采用1米距离的标定值），手机在车内还是车外由车内和车顶天线的RSSI值对比来识别，当手机在车内时，由于车顶钢板蒙皮良好的屏蔽性，车内顶部天线RSSI值远大于车外顶部的RSSI值（大于15DB），当手机在车外，其内外RSSI值接近（小于15DB)，通过该天线的信号强度和左右侧车门把手里的BLE天线之间的RSSI值的对比，可进一步提高待测手机是在车内还是车外的判断精确度。也就是说，左右门把手里的BLE天线会以厘米级的精度，以车门蒙皮为中心分界，判断手机是在车门内还是车门外，但是手机在车辆的正前方或正后方，需要通过车顶和车内的BLE来识别。
本实施例的智能手机既不需要配对，也不需要手机和车上的BLE进行连接通讯，当用户用手机APP注册的时候，APP会自动采集用户手机的MAC地址和名称，（可以增加UUID认证以提高安全性）并通过服务器转发给车载智能终端，由智能终端来转发到BLE传感器的搜索列表里，就可以实现该功能了，无需手机配对。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。

Claims (1)

1.BLE方式的汽车蓝牙判断手机位置和自动标定的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)、在汽车车内前部设置有BLE计算中心A、左右车门把手处BLE天线B和车内中央位置均设置有BLE标定天线C，车顶尾部还设置有鲨鱼鳍BLE天线D；
(2)、由于车顶钢板蒙皮对BLE信号的良好屏蔽和隔离，当鲨鱼鳍BLE天线内的传感器信号强度小于车内顶部传感器信号强度15DB，即可判断手机是在车内，当车顶鲨鱼鳍BLE天线内的传感器信号强度和车内中央位置的BLE标定天线内的传感器信号强度差值小于15DB的时，可以判断手机是在车外，左右车门把手处的BLE标定天线内的传感器检测到的信号强度差值小于10DB，识别为手机在车内，大于10DB识别为手机在车外，通过这两个条件首先判定手机是否在车内；
(3)、当判断为手机在车内的时候，系统自动以车内顶部BLE标定天线内的传感器采集到的手机BLE的信号强度为基准标定。
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