CN108924190A - 一种基于蓝牙低功耗混合定位系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，包括多个低功耗蓝牙基站、标签、扫描节点、云服务器和控制中心，每个基站的功能是不断向周围广播数据包，数据包内容包含定位信息，标签将收到的多个基站的数据包通过广播信号发送，扫描节点用于捕获标签的广播信息并上传到云服务器，云服务器通过定位算法，计算出标签的坐标，监控人员通过控制中心访问服务器，即可实时监控巡查人员的位置。与现有技术相比，混合定位解决了被动定位精度低的问题，同时也用低成本的办法解决了通讯问题。混合定位非常适合于对人或物的跟踪管理，尤其是需要跟踪管理的人或物较多，需要较高的定位精度和实时性的应用，比如养老院对老人的监护，博物馆对展品的管理等。

Description

一种基于蓝牙低功耗混合定位系统
技术领域
本发明涉及一种定位系统，具体来说涉及的是一种基于蓝牙低功耗混合定位系统。
背景技术
蓝牙低功耗定位的特点在于定位标签功耗极低，配备纽扣电池即可保证连续工作数年(具体数据根据工作频率和电池容量确定)，定位精度可满足将物品确定在某个房间。
首先，蓝牙定位优点较多，具体如下：
(1)全球范围适用：蓝牙工作在2.4GHz的ISM频段，使用该频段无需向各国的无线电资源管理部门申请许可证；
(2)同时可传输语音和数据：蓝牙支持异步数据信道、三路语音信道以及异步数据与同步语音同时传输的信道；
(3)具有很好的抗干扰能力：蓝牙采用了跳频方式来扩展频谱将2.402～2.48GHz频段分成79个频点，相邻频点间隔1MHz；
(4)蓝牙模块体积很小、便于集成。
综上，蓝牙低功耗(BLE)是蓝牙4.0协议的一部分，具有高可靠性，极低功耗，快速启动、瞬间连接，高安全性，传输距离提高到100米左右等特点开放的接口标准。蓝牙的技术标准全部公开，只要最终通过SIG的蓝牙产品兼容性测试，就可以推向市场成本低。随着市场需求的扩大，各个供应商纷纷推出自己的蓝牙芯片和模块，蓝牙产品价格飞速下降。
当前的定位方法有两种，即主动定位和被动定位。主动定位是将BLE基站模块作为信号源，广播BLE基站的ID。标签扫描到周围的BLE信号，获得基站ID和信号强度，在本地或者在服务器(将数据通过3G、4G网络传送到服务器)利用CELL ID、三边定位或者指纹定位(可不用预先采集数据)确定标签的位置。主动定位适用于使用手机作为定位终端，由于手机本身有较强的计算能力，并已经可以连接互联网，所以系统无需额外考虑通讯，手机亦可以自己完成定位。而被动定位是BLE标签对外定时广播信号，由BLE扫描模块持续扫描，捕获BLE标签的信号。当一台或多台BLE扫描模块同时捕获到同一个ID的BLE标签的信号，获得MAC地址和信号强度，即可确定标签的位置。被动定位适合于对结构简单的标签定位，标签的功耗可以控制到最低，标签可在配备较小容量的电池(如纽扣电池)的情况下工作数年。每个扫描模块需要连接互联网。这种定位方式适用于对定位精度要求不高(比如定位到某个房间)，但对标签连续工作时间要求较长的需求。基于此，本发明提出了第三种定位方法，即混合定位法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种基于蓝牙低功耗混合定位系统来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，包括多个低功耗蓝牙基站、标签、扫描节点、云服务器和控制中心，其特征在于：所述的每个蓝牙基站的功能是不断向周围广播数据包，数据包内容包含定位信息，所述的标签将收到的多个基站的数据包通过广播信号发送，所述的扫描节点用于捕获标签的广播信息并上传到云服务器，所述的云服务器通过定位算法，计算出标签的坐标，监控人员通过控制中心访问服务器，即可实时监控巡查人员的位置。
作为优选，所述的控制中心还连接有数据分析模块，所述的数据分析模块包括设定单元、存储单元和分析单元，所述的设定单元用于设定巡查人员的坐标信息，所述的存储单元用于存储云服务器传输的数据、视频或图片，所述的比较单元用于比较云服务器传输的数据与设定单元设置的数据进行比对，并将比较结果通过互联网发送至决策人员的移动终端，所述的决策人员可根据巡查人员的位置信息做出人员调度的决策。
作为优选，所述的数据分析模块还与预警模块相连，所述的预警模块用于对监控人员或决策人员预警，以便监控人员或决策人员实时做出决策。
作为优选，所述的数据包内容还包括人或物的状态信息，所述的状态信息包括环境的温度和、湿度以及人的运动状态的数据信息。
作为优选，所述的混合定位系统是采用TCP/IP方式通过网线或3G/4G发送到云服务器的。
作为优选，所述的混合定位系统还可以采用RS485方式将扫描节点数据传送到控制节点，在控制节点将数据以TCP/IP方式通过网线或3G/4G发送到云服务器。
本发明的一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，包括多个低功耗蓝牙基站、标签、扫描节点、云服务器和控制中心，与现有技术相比，混合定位解决了被动定位精度低的问题，同时也用低成本的办法解决了通讯问题。混合定位非常适合于对人或物的跟踪管理，尤其是需要跟踪管理的人或物较多，需要较高的定位精度和实时性的应用，比如养老院对老人的监护，博物馆对展品的管理等等。
附图说明
图1为本发明的一种基于蓝牙低功耗混合定位系统的结构示意图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
参照附图1所示，一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，包括多个低功耗蓝牙基站、标签、扫描节点、云服务器和控制中心，所述的每个蓝牙基站的功能是不断向周围广播数据包，数据包内容包含定位信息，所述的标签将收到的多个基站的数据包通过广播信号发送，所述的扫描节点用于捕获标签的广播信息并上传到云服务器，所述的云服务器通过定位算法，计算出标签的坐标，监控人员通过控制中心访问服务器，即可实时监控巡查人员的位置。
作为优选，所述的控制中心还连接有数据分析模块，所述的数据分析模块包括设定单元、存储单元和分析单元，所述的设定单元用于设定巡查人员的坐标信息，所述的存储单元用于存储云服务器传输的数据、视频或图片，所述的比较单元用于比较云服务器传输的数据与设定单元设置的数据进行比对，并将比较结果通过互联网发送至决策人员的移动终端，所述的决策人员可根据巡查人员的位置信息做出人员调度的决策。
作为优选，所述的数据分析模块还与预警模块相连，所述的预警模块用于对监控人员或决策人员预警，以便监控人员或决策人员实时做出决策。
作为优选，所述的数据包内容还包括人或物的状态信息，所述的状态信息包括环境的温度和、湿度以及人的运动状态的数据信息。
作为优选，所述的混合定位系统是采用TCP/IP方式通过网线或3G/4G发送到云服务器的。
作为优选，所述的混合定位系统还可以采用RS485方式将扫描节点数据传送到控制节点，在控制节点将数据以TCP/IP方式通过网线或3G/4G发送到云服务器。
需要说明的是，混合定位即将主动定位与被动定位相结合的方式，混合定位时BLE标签扫描周围BLE信号，扫描的结果包含在广播信号中，由BLE扫描模块捕获信号(包括标签扫描的内容和BLE扫描模块获得的标签MAC地址，广播信号强度)，将数据发送至云端，云端完成定位。混合定位的优势如下：
(1)定位精度高：精度不低于，甚至高于主动定位的精度(扫描节点同时可获得标签的信号强度，该数据亦可用于定位)；
(2)功耗低：可电池供电长期工作，需要大量部署的是BLE基站模块，基站模块只对外广播信号，功耗极低，可采用电池供电(两节AA电池大小的锂电池)即可满足连续工作5年；
(3)系统稳定：少量的扫描模块，采用外接电源供电，可有效保证系统长期稳定工作；
(4)安装简便：基站模块安装简便，更换简便；
(5)可靠性高：如果个别基站模块故障，对系统定位精度影响微乎其微；
(6)成本低：系统的部署成本略高于主动定位，远低于需要较高精度时的被动定位。
综上所述，本发明的一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，包括多个低功耗蓝牙基站、标签、扫描节点、云服务器和控制中心，与现有技术相比，混合定位解决了被动定位精度低的问题，同时也用低成本的办法解决了通讯问题。混合定位非常适合于对人或物的跟踪管理，尤其是需要跟踪管理的人或物较多，需要较高的定位精度和实时性的应用，比如养老院对老人的监护，博物馆对展品的管理等等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，包括多个低功耗蓝牙基站、标签、扫描节点、云服务器和控制中心，其特征在于：所述的每个蓝牙基站的功能是不断向周围广播数据包，数据包内容包含定位信息，所述的标签将收到的多个基站的数据包通过广播信号发送，所述的扫描节点用于捕获标签的广播信息并上传到云服务器，所述的云服务器通过定位算法，计算出标签的坐标，监控人员通过控制中心访问服务器，即可实时监控巡查人员的位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，其特征在于：所述的控制中心还连接有数据分析模块，所述的数据分析模块包括设定单元、存储单元和分析单元，所述的设定单元用于设定巡查人员的坐标信息，所述的存储单元用于存储云服务器传输的数据、视频或图片，所述的比较单元用于比较云服务器传输的数据与设定单元设置的数据进行比对，并将比较结果通过互联网发送至决策人员的移动终端，所述的决策人员可根据巡查人员的位置信息做出人员调度的决策。
3.根据权利要求2所述的一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，其特征在于：所述的数据分析模块还与预警模块相连，所述的预警模块用于对监控人员或决策人员预警，以便监控人员或决策人员实时做出决策。
4.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，其特征在于：所述的数据包内容还包括人或物的状态信息，所述的状态信息包括环境的温度和、湿度以及人的运动状态的数据信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，其特征在于：所述的混合定位系统是采用TCP/IP方式通过网线或3G/4G发送到云服务器的。
6.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙低功耗混合定位系统，其特征在于：所述的混合定位系统还可以采用RS485方式将扫描节点数据传送到控制节点，在控制节点将数据以TCP/IP方式通过网线或3G/4G发送到云服务器。
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