CN107505594B - 蓝牙定位系统及蓝牙定位方法 - Google Patents

蓝牙定位系统及蓝牙定位方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107505594B
CN107505594B CN201710861620.8A CN201710861620A CN107505594B CN 107505594 B CN107505594 B CN 107505594B CN 201710861620 A CN201710861620 A CN 201710861620A CN 107505594 B CN107505594 B CN 107505594B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bluetooth
signal
antenna
module
antenna array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710861620.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107505594A (zh
Inventor
黄杰
胡长松
张眼
杨大庆
罗义呈
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lrun Science And Technology Ltd Of Shen Zhen City
Original Assignee
Lrun Science And Technology Ltd Of Shen Zhen City
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lrun Science And Technology Ltd Of Shen Zhen City filed Critical Lrun Science And Technology Ltd Of Shen Zhen City
Priority to CN201710861620.8A priority Critical patent/CN107505594B/zh
Publication of CN107505594A publication Critical patent/CN107505594A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107505594B publication Critical patent/CN107505594B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明提出的蓝牙天线装置中的蓝牙天线阵列为四个以上等距直线排列的蓝牙天线，且两两相邻的蓝牙天线信号馈入点之间的距离不大于一个蓝牙波长。本发明同时提出一套蓝牙定位系统，包括蓝牙发射模块和蓝牙接收模块，蓝牙接收模块的蓝牙天线阵列接收到蓝牙信号后，对蓝牙信号到达蓝牙天线信号馈入点时的位置参数进行测量与计算，位置参数至少包括入射蓝牙信号的入射角和相位，再通过三角函数算法得出蓝牙装置的相对位置进而完成定位。本发明提出的定位方法利用内部处理器芯片得到的蓝牙封包数据组传输时间，依不同天线的微波路径差，产生出不同天线间各自封包数据组的到达时间差，转换此时间差为正弦波的相位差及到达角度的计算，而完成测量与定位。

Description

蓝牙定位系统及蓝牙定位方法
技术领域
本发明涉及无线电定向的领域，尤其涉及一种通过蓝牙实现的定位技术。
背景技术
近年来，随着用户需求的增加，无线定位技术受到越来越多的关注，推动了对无线定位技术的研究及测距技术的发展。如何尽可能地利用现存网络资源，低成本地实现对用户的精确定位一直是研究的焦点。
现有的室内定位方法主要有激光定位法和红外定位法，然而：
1、激光定位法：同墙上的两颗激光传感器识别佩戴者佩戴的机身上的位置追踪传感器，从而获得位置和方向信息，由于激光的扫射面积有限，因此其定位空间受到激光射程的限制。
2、红外定位法：被定位物体上布满标记点，利用红外发光装置发射出红外光线照射在标记点上，这种标记点表面为反光材料，增强其对照明近红外光的反射能力，从而达到图像中标记球与周围环境明显区分的目的，近红外摄像机捕捉到目标物上标记点所反射的红外光后，将多台摄像机从不同角度采集到的图像传输到计算机中，再通过视觉算法过滤掉无用的信息，从而获得标记点的位置。该定位方式造价成本昂贵，应用该范围也局限，不利于不熟更大空间的室内环境。
现有技术CN101776746A公开了一种近距离或室内空间的定位方法与系统，具体是一种信号到达角度(Angle-of-Arrival:AOA)定位与信号波程差测量装置和方法，使用阅读器经发送天线发出射频信号，使待定位的应答器利用应答器天线接收阅读器发送的射频信号，信号处理完毕依然采用调制后的射频信号返回阅读器，使阅读器对高频信号进行调制解调，输出解调后的低频正弦波信号，结合三角函数计算应答器反射信号与阅读器的夹角，再根据天线的距离完成对应答器的定位。
上述现有技术采用的是射频信号，而射频信号较蓝牙信号信号强度较小，传输速度慢，有明显的延迟感等缺点，采集到的反射信号会更弱，这会很大程度地影响计算得精度。
现有技术CN106405495A公开了一种VR设备定位系统，包括一个VR设备、天线阵列、蓝牙数据采集模块、以及数据处理服务端，所述VR设备每一个均带有一个唯一的电子标签，并以蓝牙方式广播自身的电子标签信息，所述天线阵列用于接收电子标签信息，并确定对应电子标签到达天线阵列的角度信息，并确定对应电子标签到达天线阵列的角度信息，然后发送给蓝牙数据采集模块，再通过现有的AOA算法得到每一个VR设备的具体位置坐标值。
上述现有技术中天线阵列由多个用于接收蓝牙信号的定向天线构成，各定向天线采用平均间隔分布和立体空间轴向分布的方式设置，天线阵列设有一个顶部节点及多个平向节点，各个平向节点围绕顶部节点均匀间隔分布，分别构成X轴、Y轴和Z轴，每个顶部节点和各个平向节点各布设有一个或多个定向天线。这样的天线阵列结构所占的空间和对天线的需求都较大，而天线布局较为密集，相互之间也容易产生电磁干扰，影响测量精度。
现有的AOA算法，即基于到达角度测距的定位算法，通过某些硬件设备感知发射节点信号的到达方向，计算接收节点和锚节点之间的相对方位或角度，然后再利用三角测量法或其他方式计算出未知节点的位置。在实际计算中，在信号发射到接收的极短的时间内，天线阵列接收到蓝牙信号而测出的到达角度的信息很难绝对精确，从而也会对设备定位的计算有影响。
总的来说，实现无线定位主要有两大类解决方案，第一类是由移动站(MS)主导的定位技术。单从技术角度讲，这种技术更容易提供比较精确的用户定位信息，它可以利用现有的一些定位系统，例如，在移动站中集成GPS接收机，从而利用现成的GPS信号实现对用户的精确定位。但这类技术需要在移动站上增加新的硬件，这将对移动站的尺寸和成本带来不利的影响。第二类是由基站(BS)主导的定位技术，这种解决方案需要对现存的基站、交换中心作出某种程度的改进，但它可以兼容现有的终端设备。其可选用的具体实现技术主要包括：测量信号方向的定位技术、测量信号功率的定位技术、测量信号传播时间特性(到达时间，简称TOA；到达时间差，简称TDOA)的定位技术。
基于上述现有技术，亟待改善的是需要提供一种具有简单排列结构的天线与算法，同时能够提高计算速度的无线定位方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种蓝牙天线装置，再基于该蓝牙天线装置提供一种蓝牙定位系统及蓝牙定位方法，能实现蓝牙装置的快速精确定位。
本发明首先提出一种蓝牙天线装置，包含一个接收端电路板240、以及一个设置于接收端电路板240上的一个蓝牙天线阵列210。蓝牙天线阵列210中至少包含有4个天线211、212、213、214，各天线211、212、213、214通过一个信号馈入点211A、212A、213A、214A电性接入该接收端电路板240，两两相邻的天线的信号馈入点211A、212A、213A、214A之间的距离r不大于1/4的蓝牙波长λ。
进一步的，4个天线中，两两相邻的天线的信号馈入点211A、212A、213A、214A之间的距离为相同。
进一步的，4个天线的信号馈入点211A、212A、213A、214A排列成一直线LA。
本发明还提供一种蓝牙定位系统，包括至少一个蓝牙发射模块100和至少一个蓝牙接收模块200，蓝牙发射模块100包含一个发射端电路板101、以及设置于发射端电路板101的蓝牙发射天线和第一蓝牙芯片，蓝牙发射天线和第一蓝牙芯片电性连接；蓝牙接收模块200包含一个蓝牙天线装置、第二蓝牙芯片230、以及一个信号分析模块220，蓝牙天线装置包含一个接收端电路板240、以及一个设置于接收端电路板240上的一个蓝牙天线阵列210，第二蓝牙芯片230、蓝牙天线装置和信号分析模块220互相电性连接，此蓝牙天线装置为前述的蓝牙天线装置。
进一步的，信号分析模块220用于分析生成蓝牙天线阵列210接收到蓝牙发射模块100发射的蓝牙信号600的位置参数，位置参数至少包括蓝牙天线阵列210各天线211、212、213、214接收到的蓝牙信号600的相位φi。
进一步的，位置参数还包括蓝牙天线阵列210各天线211、212、213、214接收到的蓝牙信号600的入射角θi，j，入射角θi，j为蓝牙信号600与蓝牙天线阵列210信号馈入点211A、212A、213A、214A排列成的直线LA法线的夹角，进一步可以求出蓝牙信号与LA的夹角θ1、θ2、θ3、θ4，蓝牙信号与LA的夹角是蓝牙信号入射角的余角。
本发明还提供一种蓝牙定位方法，主要通过上述的蓝牙定位系统而实现，包含下列步骤：
S1：蓝牙发射模块100发射蓝牙信号600；
S2：蓝牙接收模块200中的蓝牙天线阵列210接收蓝牙发射模块100发射的蓝牙信号600；
S3：蓝牙接收模块200中的信号分析模块220测得蓝牙天线阵列210中每一个天线211、212、213、214接收到的蓝牙信号600的入射角θi,j＝1to 4，进一步计算出蓝牙信号与LA的夹角(θ1、θ2、θ3、θ4)，该夹角是蓝牙信号入射角θi,j＝1to 4的余角；
S4：通过计算生成蓝牙发射模块100到蓝牙天线阵列210信号馈入点211A、212A、213A、214A排列形成的直线LA的垂直距离为d＝ri,i+1*tanθitanθi+1/(tanθi-tanθi+1)；
S5：分析生成蓝牙发射模块100到蓝牙天线阵列210信号馈入点211A、212A、213A、214A的距离L1、L2、L3、L4，其中Li＝d/sinθi。
本发明还提供一种蓝牙定位方法，主要通过上述的蓝牙定位系统而实现，包含下列步骤：
A1：蓝牙发射模块100发射蓝牙信号600；
A2：蓝牙接收模块200中的蓝牙天线阵列210接收蓝牙发射模块100发射的蓝牙信号600；
A3：蓝牙接收模块200中的信号分析模块220测得蓝牙天线阵列210中每一个天线211、212、213、214接收到的蓝牙信号600的相位φ1、φ2、φ3、φ4；
A4：分析生成两两相邻的天线211、212、213、214接收到的蓝牙信号600的相位差Δφi,j＝φj-φi；
A5：分析生成蓝牙天线阵列210接收到的蓝牙信号600的多个入射角θi,j＝arcsin(λΔφi,j/(2πri，j))，进而求出入射角的余角(θi＝1to 4)；
A6：通过计算可以得到的蓝牙发射模块100到蓝牙天线阵列210信号馈入点211A、212A、213A、214A排列形成的直线LA的垂直距离d＝ri,i+1*tanθitanθi+1/(tanθi-tanθi+1)；
A7：分析生成蓝牙发射模块100到蓝牙天线阵列210信号馈入点211A、212A、213A、214A的距离L1、L2、L3、L4，其中Li＝d/sinθi。
进一步的，相位差Δφi,j＝arctan(sin(φj-φi)/cos(φj-φi))。
进一步的，蓝牙发射模块100和蓝牙接收模块200为蓝牙4.1以上的蓝牙装置。
本发明将四个天线211、212、213、214等距排列成一直线，两两相邻的天线的信号馈入点211A、212A、213A、214A之间的距离不大于1/4的蓝牙波长λ，可以保证多根天线211、212、213、214接收到的蓝牙信号600在同一个波工周期内，天线切换周期与发射端信号发射周期相符，即可以看作多根天线“同时”接收到蓝牙信号600。本发明很好的小型化低功耗的解决了AOA天线阵列信号接收问题；同时，引入相位差来计算蓝牙天线阵列210接收到信号的入射角，从而计算得到蓝牙装置的位置关系，解决了无线电到达两根天线的时间差的计算难度非常大的问题，从而很好解决了TDOA算法的时间差的计算问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术作附图说明：
图1为本发明中蓝牙天线装置的结构图；
图2为本发明中蓝牙定位系统的结构示意图；
图3为本发明中蓝牙天线阵列接收到蓝牙信号的入射角示意图；
图4为本发明中蓝牙天线阵列接收到蓝牙信号的入射角的余角的示意图；
图5为本发明中天线接收到蓝牙信号的相位的示意图；
图6为本发明蓝牙定位方法的流程图；
图例说明：
蓝牙信号 600
蓝牙发射模块 100
发射端电路板 101
第一蓝牙芯片 102
蓝牙发射天线 103
蓝牙接收模块 200
蓝牙天线阵列 210
第一蓝牙接收天线 211
第一蓝牙接收天线信号馈入点 211A
第二蓝牙接收天线 212
第二蓝牙接收天线信号馈入点 212A
第三蓝牙接收天线 213
第三蓝牙接收天线信号馈入点 213A
第四蓝牙接收天线 214
第四蓝牙接收天线信号馈入点 214A
信号分析模块 220
第二蓝牙芯片 230
接收端电路板 240
信号馈入点排列形成的直线 LA
蓝牙发射模块到第一蓝牙信号馈入点的距离 L1
蓝牙发射模块到第二蓝牙信号馈入点的距离 L2
蓝牙发射模块到第三蓝牙信号馈入点的距离 L3
蓝牙发射模块到第四蓝牙信号馈入点的距离 L4
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明中的蓝牙装置均使用蓝牙4.1以上的通信协议，蓝牙4.1主打IOT(InternetOf Things物联网)。蓝牙4.1协议的设备可以同时作为发射方和接受方，并且可以连接到多个设备上。蓝牙4.1协议是个很有前途的技术，其智能、低功耗、高传输速度、连接简单的特性将适合用在许多新兴设备上。
如图1和图2，本发明首先提出了一种蓝牙天线装置，包含一个蓝牙天线阵列210与一个接收端电路板240。蓝牙天线阵列210设置在蓝牙接收模块200的接收端电路板240上，与第二蓝牙芯片230和信号分析模块220电性连接，接收来自蓝牙发射模块100的蓝牙信号600；蓝牙发射模块100由设置在发射端电路板101上的蓝牙发射天线103和第一蓝牙芯片102构成。蓝牙天线阵列210中包含4个天线，分别是第一蓝牙接收天线211、第二蓝牙接收天线212、第三蓝牙接收天线213、第四蓝牙接收天线214。各天线分别通过一个信号馈入点把接收到的蓝牙信号600接入接收端电路板240，分别是第一蓝牙接收天线信号馈入点211A、第二蓝牙接收天线信号馈入点212A、第三蓝牙接收天线信号馈入点213A、第四蓝牙接收天线信号馈入点214A。优选的，一蓝牙接收天线信号馈入点211A、第二蓝牙接收天线信号馈入点212A、第三蓝牙接收天线信号馈入点213A、第四蓝牙接收天线信号馈入点214A为等间隔排列成一个直线LA，这样可以保证蓝牙信号600被天线接收到时的信号馈入点211A、212A、213A、214A在同一平面上，便于精确的计算蓝牙发射模块100的位置。经过实验测试，蓝牙天线阵列210中，天线数量在3个以上均可，但是天线为4个时，测试精度与计算效率都较佳，故本实施例选定蓝牙天线阵列210包含4个蓝牙天线为优选方案；并且两两相邻的天线211、212、213、214的信号馈入点211A、212A、213A、214A之间的间隔r为1/4蓝牙波长λ，这样可以保证天线211、212、213、214接收到的信号在同一个波工周期内。
进一步的，本发明基于上述蓝牙天线装置提出了一种蓝牙定位系统，通过使用蓝牙天线阵列210实现蓝牙定位功能，蓝牙定位系统至少包括一个蓝牙发射模块100和一个蓝牙接收模块200，蓝牙发射模块100设置有一个发射端电路板101，发射端电路板101上设置有第一蓝牙芯片102和蓝牙发射天线103，第一蓝牙芯片102和蓝牙发射天线103电性连接。蓝牙发射天线103发射蓝牙信号600，蓝牙接收模块200接收蓝牙信号600。蓝牙接收模块200设置有一个接收端电路板240，接收端电路板240上设置有第二蓝牙芯片230、蓝牙天线装置和信号分析模块220。蓝牙天线装置包含一个蓝牙天线阵列210与一个接收端电路板240。蓝牙天线阵列210设置在蓝牙接收模块200的接收端电路板240上，与第二蓝牙芯片230和信号分析模块220电性连接。第二蓝牙芯片230、蓝牙天线阵列210和信号分析模块220均为电性连接，信号分析模块220用于分析得到蓝牙信号600被蓝牙天线阵列210接收时的位置参数，位置参数包含蓝牙信号600被蓝牙天线阵列210接收时的相位φ1、φ2、φ3、φ4，
通过φ1、φ2、φ3、φ4能够分析生成蓝牙信号600被蓝牙天线阵列210接收时的入射角θi,j＝1to 4，从而计算出入射角的余角θ1、θ2、θ3、θ4，通过θ1、θ2、θ3、θ4能够分析生成蓝牙发射模块100的位置。
更进一步的，本发明基于上述蓝牙定位系统提出了一种蓝牙定位方法，首先由蓝牙发射模块100发射蓝牙信号600，蓝牙接收模块200上的蓝牙天线阵列210接收来自蓝牙发射模块100的蓝牙信号600，蓝牙接收模块200上的信号分析模块220对蓝牙天线阵列210接收到的蓝牙信号600进行分析，获得蓝牙信号600的位置信息，从而通过三角函数算出蓝牙发射模块100的位置实现蓝牙定位。蓝牙信号600的位置信息包括蓝牙信号600被蓝牙天线阵列210接收时的相位φ1、φ2、φ3、φ4和入射角θi,j＝1to 4，计算出入射角的余角θ1、θ2、θ3、θ4。
实施例一：
如图3所示，蓝牙发射模块100发射蓝牙信号600，蓝牙接收模块200上的蓝牙天线阵列210接收到蓝牙信号600，同时蓝牙接收模块200上的信号分析模块220测得蓝牙信号600被第一蓝牙接收天线211、212、213和214接收时，蓝牙信号600在天线的入射角可以表示为θi,j＝1to 4，对入射角取余角即是图3中所示的θ1、θ2、θ3、θ4。
如图3所示，蓝牙发射模块100发射蓝牙信号600，蓝牙接收模块200上的蓝牙天线阵列210接收到蓝牙信号600，同时蓝牙接收模块200上的信号分析模块220测得蓝牙信号600被第一蓝牙接收天线211接收时，蓝牙信号600与直线LA的入射角余角θ1；蓝牙信号600被第二蓝牙接收天线212接收时，蓝牙信号600与直线LA的入射角余角θ2；蓝牙信号600被第三蓝牙接收天线213接收时，蓝牙信号600与直线LA的入射角余角θ3；蓝牙信号600被第四蓝牙接收天线214接收时，蓝牙信号600与直线LA的入射角余角θ4。
再分析生成蓝牙发射模块100到蓝牙天线阵列210的各信号馈入点211A、212A、213A和214A排列形成的直线LA的垂直距离为d＝ri,i+1*tanθitanθi+1/(tanθi-tanθi+1)，则可计算得第一蓝牙接收天线信号馈入点211A到蓝牙发射模块100的距离为L1＝d/sinθ1；第二蓝牙接收天线信号馈入点212A到蓝牙发射模块100的距离为L2＝d/sinθ2；第三蓝牙接收天线信号馈入点213A到蓝牙发射模块100的距离为L3＝d/sinθ3；第四蓝牙接收天线信号馈入点214A到蓝牙发射模块100的距离为L4＝d/sinθ4，即可完成蓝牙发射模块100相对于蓝牙接收模块200的距离及角度的定位。
实施例二：
如图1、图2、图4、图5所示，蓝牙发射模块100发射蓝牙信号600以后，蓝牙接收模块200上的蓝牙天线阵列210接收到蓝牙信号600，同时蓝牙接收模块200上的信号分析模块220测得蓝牙信号600被第一蓝牙接收天线211接收时的相位φ1；蓝牙信号600被第二蓝牙接收天线212接收时的相位φ2；蓝牙信号600被第三蓝牙接收天线213接收时的相位φ3；蓝牙信号600被第四蓝牙接收天线214接收时的相位φ4。
获得φ1、φ2、φ3、φ4以后，接着分析生成第一蓝牙接收天线211和第二蓝牙接收天线212接收到的蓝牙信号600的相位差Δφ1＝φ2-φ1；第二蓝牙接收天线212和第三蓝牙接收天线213接收到的蓝牙信号600的相位差Δφ2＝φ3-φ2；第三蓝牙接收天线213和第四蓝牙接收天线214接收到的蓝牙信号600的相位差Δφ3＝φ4-φ3；第四蓝牙接收天线214和第一蓝牙接收天线211接收到的蓝牙信号600的相位差Δφ4＝φ4-φ1。
获得Δφ1、Δφ2、Δφ3、Δφ4以后，接着再分析生成蓝牙信号600被蓝牙天线阵列210中的第一蓝牙接收天线211接收时，蓝牙信号600在天线211的入射角θ2，1＝arcsin(λ*Δφ2，1/(2πr2，1))；蓝牙信号600被蓝牙天线阵列210中的第二蓝牙接收天线212接收时，蓝牙信号600在天线212的入射角θ1，2＝arcsin(λ*Δφ1，2/(2πr1，2))；蓝牙信号600被蓝牙天线阵列210中的第三蓝牙接收天线213接收时，蓝牙信号600在天线213的入射角θ2，3＝arcsin(λ*Δφ2，3/(2πr2，3))；蓝牙信号600被蓝牙天线阵列210中的第四蓝牙接收天线214接收时，蓝牙信号600在天线214的入射角θ3，4＝arcsin(λ*Δφ3，4/(2πr3，4))。计算出蓝牙信号与LA的夹角θ1、θ2、θ3、θ4。
再分析生成蓝牙发射模块100到蓝牙天线阵列210各信号馈入点211A、212A、213A和214A的直线LA的垂直距离为d＝ri,i+1*tanθitanθi+1/(tanθi-tanθi+1)，则可计算得第一蓝牙接收天线信号馈入点211A到蓝牙发射模块100的距离为L1＝d/sinθ1；第二蓝牙接收天线信号馈入点212A到蓝牙发射模块100的距离为L2＝d/sinθ2；第三蓝牙接收天线信号馈入点213A到蓝牙发射模块100的距离为L3＝d/sinθ3；第四蓝牙接收天线信号馈入点214A到蓝牙发射模块100的距离为L4＝d/sinθ4，即可完成蓝牙发射模块100相对于蓝牙接收模块200的距离及角度的定位。
实施例三：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，将蓝牙发射模块100安装在活动物体上，此活动物体可以是小宠物、家用扫地机器人、小孩子或各类球状物等，蓝牙接收模块200安装在一固定的位置，此固定的位置可以是某一带蓝牙接收功能的移动终端，如智能手机或笔记本电脑等。根据实施例一和实施例二描述的蓝牙定位方法，可以通过本发明所述的基于蓝牙天线阵列的蓝牙定位系统对活动物体的短距离运动轨迹进行监控，上述活动物体在移动过程中不断的发射蓝牙信号，固定位置的蓝牙接收模块200接收由活动物体运动过程中发射的蓝牙信号，计算并记录接收到的蓝牙信号的位置参数，调取多个时间点接收到的蓝牙信号的位置参数计算出的活动物体的位置信息即可完成对活动物体短距离运动位置及轨迹的监控。
实施例四：
如图1、图2、图3、图4、图5所示，将蓝牙发射模块100安装在一防丢器上，进一步的，防丢器可安装在钥匙扣、门禁卡或者内置于手机中。蓝牙接收模块200安装在一设备中，比如某一带蓝牙接收功能的移动终端，设备相对于蓝牙发射模块100在一固定的位置。根据实施例一、实施例二和实施例三描述的蓝牙定位方法，可以通过本发明所述的基于蓝牙天线阵列的蓝牙定位系统对防丢器的进行短距离精确定位。当在家中一时找不到钥匙扣、门禁卡或者手机的时候，即可通过安装有蓝牙接收模块200的某一带蓝牙接收功能的移动终端对防丢器进行定位，进而对钥匙扣、门禁卡或者手机进行定位。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种蓝牙定位系统，包括至少一个蓝牙发射模块(100)和至少一个蓝牙接收模块(200)，其特征在于：
所述蓝牙发射模块(100)包含一个发射端电路板(101)、以及设置于所述发射端电路板(101)的蓝牙发射天线(103)和第一蓝牙芯片(102)，所述蓝牙发射天线(103)和所述第一蓝牙芯片(102)电性连接；
所述蓝牙接收模块(200)包含一个蓝牙天线装置、第二蓝牙芯片(230)、以及一个信号分析模块(220)，所述蓝牙天线装置包含一个接收端电路板(240)、以及一个设置于所述接收端电路板(240)上的一个蓝牙天线阵列(210)，所述第二蓝牙芯片(230)、所述蓝牙天线装置和所述信号分析模块(220)互相电性连接，所述蓝牙天线装置包含一个接收端电路板(240)、以及一个设置于所述接收端电路板(240)上的一个蓝牙天线阵列(210)，所述蓝牙天线阵列(210)中至少包含有4个天线(211、212、213、214)，各所述天线通过一个信号馈入点(211A、212A、213A、214A)电性接入该接收端电路板(240)，所述4个天线的所述信号馈入点(211A、212A、213A、214A)排列成一直线LA，两两相邻的所述信号馈入点(211A、212A、213A、214A)之间的距离(ri,i+1)不大于1/4的蓝牙波长λ。
2.根据权利要求1所述的蓝牙定位系统，其特征在于：所述4个天线(211、212、213、214)中，两两相邻的所述信号馈入点(211A、212A、213A、214A)之间的距离(ri,i+1)为相同。
3.根据权利要求1所述的蓝牙定位系统，其特征在于，
所述信号分析模块(220)用于分析生成所述蓝牙天线阵列(210)接收到所述蓝牙发射模块(100)发射的蓝牙信号(600)的位置参数，所述位置参数至少包括所述蓝牙天线阵列(210)的各天线(211、212、213、214)接收到的蓝牙信号(600)的相位φi。
4.根据权利要求3所述的蓝牙定位系统，其特征在于，
所述位置参数至少包括所述蓝牙天线阵列(210)的各天线(211、212、213、214)接收到的蓝牙信号(600)的入射角(θi,j＝1to4)，所述入射角(θi,j＝1to4)为所述蓝牙发射模块(100)至各所述天线(211、212、213、214)所形成的入射线(L1、L2、L3、L4)与所述直线LA的法线的夹角，进一步可以求出蓝牙信号(600)与LA的夹角(θ1、θ2、θ3、θ4)，所述蓝牙信号(600)与LA的夹角是蓝牙信号(600)入射角的余角。
5.一种蓝牙定位方法，通过权利要求3或4所述的蓝牙定位系统而实现，其特征在于包含下列步骤：
S1：所述蓝牙发射模块(100)发射蓝牙信号(600)；
S2：所述蓝牙接收模块(200)的所述蓝牙天线阵列(210)接收所述蓝牙信号(600)；
S3：所述蓝牙接收模块(200)的所述信号分析模块(220)通过所述蓝牙天线阵列(210)中各个天线(211、212、213、214)，所接收到的蓝牙信号(600)，分析生成所述蓝牙信号(600)的入射角(θi,j＝1to4),进而求出入射角的余角(θi＝1to4)；
S4：分析生成所述蓝牙发射模块(100)到所述直线LA的垂直距离d，其中
d＝ri,i+1*tanθitanθi+1/(tanθi-tanθi+1)；
S5：分析生成所述蓝牙发射模块到所述蓝牙天线阵列(210)信号馈入点(211A、212A、213A、214A)的距离(L1、L2、L3、L4)，其中Li＝d/sinθi。
6.一种蓝牙定位方法，通过权利要求3或4所述的蓝牙定位系统而实现，其特征在于包含下列步骤：
A1：所述蓝牙发射模块(100)发射蓝牙信号(600)；
A2：通过所述蓝牙接收模块(200)的所述蓝牙天线阵列(210)接收所述蓝牙信号(600)；
A3：所述蓝牙接收模块(200)的所述信号分析模块(220)测得所述天线(211、212、213、214)接收到的所述蓝牙信号(600)的相位(φ1、φ2、φ3、φ4)；
A4：分析生成两两相邻的所述天线(211、212、213、214)接收到的所述蓝牙信号(600)的相位差Δφi＝φi+1-φi；
A5：通过所述相位差Δφi，分析生成所述蓝牙天线阵列(210)接收到的蓝牙信号(600)的多个入射角(θi,j＝1to4)，其中θi，j＝arcsin(λ*ΔΦi/(2πri，j))，进而求出入射角的余角(θi＝1to4)；
A6：通过所述θi，分析生成所述蓝牙发射模块(100)到所述信号馈入点(211A、212A、213A、214A)排列形成的所述直线LA的垂直距离d，其中di,i+1＝ri,i+1*tanθitanθi+1/(tanθi-tanθi+1)；
A7：分析生成所述蓝牙发射模块(100)到所述信号馈入点(211A、212A、213A、214A)的距离(L1、L2、L3、L4)，其中Li＝d/sinθi。
7.根据权利要求6所述的蓝牙定位方法，其特征在于，
所述相位差Δφi＝arctan(sin(φi-φi+1)/cos(φi-φi+1))。
8.根据权利要求6所述的蓝牙定位方法，其特征在于，
所述蓝牙发射模块(100)和所述蓝牙接收模块(200)为蓝牙协议4.1以上的蓝牙装置。
CN201710861620.8A 2017-09-21 2017-09-21 蓝牙定位系统及蓝牙定位方法 Active CN107505594B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710861620.8A CN107505594B (zh) 2017-09-21 2017-09-21 蓝牙定位系统及蓝牙定位方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710861620.8A CN107505594B (zh) 2017-09-21 2017-09-21 蓝牙定位系统及蓝牙定位方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107505594A CN107505594A (zh) 2017-12-22
CN107505594B true CN107505594B (zh) 2020-02-14

Family

ID=60697063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710861620.8A Active CN107505594B (zh) 2017-09-21 2017-09-21 蓝牙定位系统及蓝牙定位方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107505594B (zh)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109362039B (zh) * 2018-11-23 2022-09-16 西安电子科技大学 一种基于蓝牙阵列的室内定位方法
CN109756843A (zh) * 2019-03-07 2019-05-14 北京矿冶科技集团有限公司 一种基于蓝牙的矿井下车辆位置采集系统
CN110502036A (zh) * 2019-07-24 2019-11-26 苏宁智能终端有限公司 一种基于蓝牙技术的跟随方法及系统
CN110602632A (zh) * 2019-07-31 2019-12-20 安克创新科技股份有限公司 扬声设备以及设备定位系统
CN112333499A (zh) * 2019-08-05 2021-02-05 海信视像科技股份有限公司 寻找目标设备的方法和显示设备
CN110706505A (zh) * 2019-09-03 2020-01-17 广东昇辉电子控股有限公司 一种基于蓝牙5．1出发角的地下车库寻车系统
CN112834984A (zh) * 2019-11-22 2021-05-25 阿里巴巴集团控股有限公司 定位方法、装置、系统、设备和存储介质
CN111294745B (zh) * 2020-01-22 2021-08-06 清研讯科（北京）科技有限公司 一种可用于定位的室分系统
CN111489470A (zh) * 2020-05-30 2020-08-04 德施曼机电（中国）有限公司 无源智能门锁系统的控制方法
CN111489468A (zh) * 2020-05-30 2020-08-04 德施曼机电（中国）有限公司 适用于摇动手机开门的智能门锁及其系统和解锁方法
CN111551182B (zh) * 2020-06-08 2021-09-17 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种可见光室内终端定位方法及可见光定位系统
CN112333817B (zh) * 2020-10-23 2022-07-15 烽火通信科技股份有限公司 一种基于智慧灯杆的空间定位系统及方法
CN112799341B (zh) * 2021-04-14 2022-07-12 南京易砼科技有限公司 一种基于物联网的工程车辆智能垫板及预警系统
CN113329337A (zh) * 2021-06-24 2021-08-31 重庆金瓯科技发展有限责任公司 一种基于蓝牙通信的室内定位系统
CN113992575A (zh) * 2021-10-28 2022-01-28 京东方科技集团股份有限公司 一种无线路由设备的控制方法、装置及无线路由设备
CN115066015B (zh) * 2022-07-26 2022-11-22 深圳华云时空技术有限公司 一种低成本超宽带ToF与AoA组合定位系统
CN116528360B (zh) * 2023-07-04 2023-09-15 天津恒达文博科技股份有限公司 一种蓝牙aoa定位的解算方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102487156B (zh) * 2010-12-02 2015-09-02 深圳富泰宏精密工业有限公司 多频天线及应用该多频天线的无线通信装置
US9000987B2 (en) * 2012-05-18 2015-04-07 Blackberry Limited Compact multi-band antenna for worldwide mobile handset applications
CN106101980A (zh) * 2016-05-25 2016-11-09 龙发明 蓝牙系统、设备以及蓝牙信号的方向识别方法
CN106405495A (zh) * 2016-09-30 2017-02-15 上海乐蜗信息科技有限公司 Vr设备定位系统及其定位方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107505594A (zh) 2017-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107505594B (zh) 蓝牙定位系统及蓝牙定位方法
Nikitin et al. Phase based spatial identification of UHF RFID tags
Bouet et al. RFID tags: Positioning principles and localization techniques
Li et al. Multipath-assisted indoor localization using a single receiver
CN110557741B (zh) 终端交互的方法及终端
US20210263124A1 (en) Wireless access control system
CN112040394A (zh) 一种基于ai深度学习算法的蓝牙定位方法及系统
US20200302093A1 (en) Method and apparatus for enhanced position and orientation determination
CN114980316B (zh) 一种定位系统、方法和存储介质
Zhu et al. 60GHz mobile imaging radar
KR20170018143A (ko) 비콘 신호 송출 기기를 이용한 실내 측위 방법 및 그 장치
US11743677B2 (en) Apparatus and method for providing service related to target location based on UWB
Hartmann et al. Antenna pattern optimization for a rssi-based direction of arrival localization system
Liu et al. RFID-Based Vehicle Localization Using Virtual Wideband Multi-Frequency Continuous Wave
Gouzouasis et al. A novel antenna system for direction finding applications using BLE 5.1 technology
Khan et al. Standing on the shoulders of giants: Ai-driven calibration of localisation technologies
Jin et al. A Passive Eye-in-Hand" Camera" for Miniature Robots
Bingbing et al. An indoor positioning algorithm and its experiment research based on RFID
Malajner et al. Angle of arrival estimation using a single omnidirectional rotatable antenna
WO2014135213A1 (en) Positioning and tracking of nodes in a network
CN114136306B (zh) 一种可拓展的基于uwb和摄像头的相对定位的设备和方法
CN217543371U (zh) 一种基于超声波测距的室内定位系统
CN103079271A (zh) 一种基于无线局域网的定位方法
Dong et al. Toward Reliable Indoor Tracking Based on Motion Features and Multipath-Assisted
CN207051935U (zh) 一种无源rfid定位装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant