CN113115226A - 一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置 - Google Patents

一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，包括加速度传感器、蓝牙模块、电池模块、加速度信号分析模块、蓝牙信号分析模块、运动状态解算模块、手持终端。其中加速度传感器用于获取旅行包运动状态；蓝牙模块用于连接手机，与手机进行数据交互；电池模块用于为加速度传感器、蓝牙模块、信号分析模块、运动状态解析模块供电；信号分析模块用于加速度数据、蓝牙通信信号强度分析；运动状态解算模块用于加速度信息与蓝牙信号强度解算；手持终端用于提示用户旅行包脱离用户检测区域、用户数据交互、数据显示。本发明采用融合加速度的蓝牙动态定位算法，可实现旅行包位置的精确定位。

Description

一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置
技术领域
本发明涉及电子设备领域，特别是涉及一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置。
背景技术
目前，关于蓝牙防丢技术发展已趋成熟，蓝牙防丢技术可以根据蓝牙信号强度判断物体与所持终端距离，当蓝牙信号强度低于预设阈值后，手持终端进行报警提示。但此技术易受到终端设备接收蓝牙信号的能力、蓝牙模块发射信号的能力影响，无法满足目标运动状态检测及目标运动定位的要求。因此尚需提升依据蓝牙信号强度进行物体定位的应用能力。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，通过加速度传感器获取物体运动状态，蓝牙模块获取蓝牙信号强度信息，采用采用融合加速度的蓝牙动态定位算法，可实现旅行包运动状态自动检测与精确定位。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案：
一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，包括：
加速度传感器，用于获取旅行包的加速度信号，并将旅行包的加速度信号传输至信号分析模块；
蓝牙模块，与手持终端进行数据交互，并检测手持终端与该装置之间的蓝牙信号的强度，并将蓝牙信号传输至信号分析模块，同时接收来自运动状态解算模块的蓝牙模块开启或待机的信号，当蓝牙模块开启时，会将旅行包的实际距离信息及旅行包的运动状态信息传输至手持终端；
所述信号分析模块，接收旅行包的加速度信号和蓝牙信号，并将分析得到旅行包的运动状态信息以及手持终端与旅行包的实际距离信息传输至运动状态解算模块；
所述运动状态解算模块，对旅行包的运动状态信息进行解算得到加速度信号，并通过对加速度信号进行阀值比较，输出控制蓝牙模块开启或待机的信号，当加速度信号超过阈值，输出控制蓝牙模块开启的信号，
所述手持终端，与手持终端进行数据交互，用于获取旅行包的实际距离信息及旅行包的运动状态信息，并解算出旅行包位置，当旅行包当前距离高于设定阈值，手持终端输出旅行包丢失信号，进行声音、闪光、振动报警。
优选的，所述信号分析模块包括加速度信号分析模块和蓝牙信号分析模块。
优选的，所述加速度信号分析模块，用于接收旅行包的加速度信号，将分析得到旅行包的运动状态信息传输至所述运动状态解算模块。
优选的，所述蓝牙信号分析模块，用于接收旅行包的蓝牙信号，将分析得到旅行包的实际距离信息传输至运动状态解算模块。
优选的，该装置还包括有电池模块，所述电池模块为所述加速度传感器、所述蓝牙模块、所述加速度信号分析模块、所述蓝牙信号分析模块及所述运动状态解算模块供电。
优选的，所述电池模块、所述加速度传感器、所述蓝牙模块、所述加速度信号分析模块、所述蓝牙信号分析模块及所述运动状态解算模块均放置于旅行包的内部。
优选的，所述手持终端的内部设置有三轴加速度传感器，当手持终端移动时，三轴加速度传感器会获取加速度信息，得到手持终端实际位移。
与现有技术相比本发明的有益效果在于：
1.传统防丢蓝牙装置主要是通过物体与终端设备间的蓝牙信号强度判断物体与终端设备间的距离，但此技术易受到终端设备接收蓝牙信号能力、蓝牙模块发射信号能力影响，无法满足普适性的要求。而本发明通过融合加速度的蓝牙动态定位算法，不受终端设备与蓝牙模块的影响，满足普适性要求，可进行物品的精确定位。
2.一般防丢蓝牙装置只能判断物体与终端设备间的距离，无法识别物体的运动状态，而本发明结合加速度传感器，可识别物体运动状态，具体为可识别物体的纵向运动与横向运动。
3.采用融合加速度的蓝牙动态定位算法，可在已知条件简要的情况下，根据动态定位算法可实现旅行包位置的精确定位。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明系统框图；
图2是本发明的流程框图；
图3是旅行包静止状态定位示意图；
图4是旅行包静止状态定位示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1-4所示，一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，包括：
加速度传感器，用于获取旅行包的加速度信号，并将旅行包的加速度信号传输至信号分析模块；
蓝牙模块，与手持终端进行数据交互，并检测手持终端与该装置之间的蓝牙信号的强度，并将蓝牙信号传输至信号分析模块，同时接收来自运动状态解算模块的蓝牙模块开启或待机的信号，当蓝牙模块开启时，会将旅行包的实际距离信息及旅行包的运动状态信息传输至手持终端；蓝牙信号强度用于判断旅行包与手持终端的距离，蓝牙信号强度随着发送端与手持终端的距离扩大而衰减，蓝牙模块与手持终端距离为零时，蓝牙信号强度最大；
所述信号分析模块，接收旅行包的加速度信号和蓝牙信号，并将分析得到旅行包的运动状态信息以及手持终端与旅行包的实际距离信息传输至运动状态解算模块；
所述运动状态解算模块，对旅行包的运动状态信息进行解算得到加速度信号，并通过对加速度信号进行阀值比较，输出控制蓝牙模块开启或待机的信号，当加速度信号超过阈值，输出控制蓝牙模块开启的信号，当加速度信号超过阈值，开启蓝牙模块，传输当前距离与旅行包运动状态至手机终端，终端设备解算出旅行包位置。
所述手持终端，与手持终端进行数据交互，用于获取旅行包的实际距离信息及旅行包的运动状态信息，并解算出旅行包位置，当旅行包当前距离高于设定阈值，手持终端输出旅行包丢失信号，进行声音、闪光、振动报警。
所述信号分析模块包括加速度信号分析模块和蓝牙信号分析模块。
所述加速度信号分析模块，用于接收旅行包的加速度信号，将分析得到旅行包的运动状态信息传输至所述运动状态解算模块。
所述蓝牙信号分析模块，用于接收旅行包的蓝牙信号，将分析得到旅行包的实际距离信息传输至运动状态解算模块。说具体点即：蓝牙分析模块通过表征蓝牙信号强度与通信距离的数学模型解析出与蓝牙信号强度相匹配的实际距离信息，并将实际距离信息传输至运动状态解算模块。
蓝牙信号强度与通信距离的数学模型推导：
自由空间中，信号强度与距离存在一定的关系，该关系服从Friis传播。
Figure BDA0003023039120000052
其中Pl(d)为蓝牙节点的发射功率，d为两节点间距离，Gt和Gr分别为发射节点和接收节点的天线增益值；λ为无线传感器发射的强度信号波长。
在考虑信号衰减效应的情况下，且假设发射节点和接收节点的天线增益是相等的，那么对数路径损耗模型如式(2)所示。
Figure BDA0003023039120000051
其中Pl(d)为蓝牙发射节点与接收节点距离为d时，所接收到的信号强度；d为发射节点与接收节点两者之间的实际距离；d0为参考距离；Pl(d0)为两节点间参考距离的信号强度；n为路径损耗指数；ε表示误差项，是遮蔽因子。在实际应用过程中，可忽略遮蔽因子，故可采用简化后模型如式(3)所示。
RSSI＝A-10nlg(d) (3)
其中RSSI＝Pl(d)；A＝Pl(d0)。式(3)为利用RSSI测距的经典模型，它表示RSSI值与信号传输距离d之间的函数关系。常数A和路径损耗指数n都是经验值。
该装置还包括有电池模块，所述电池模块为所述加速度传感器、所述蓝牙模块、所述加速度信号分析模块、所述蓝牙信号分析模块及所述运动状态解算模块供电。
所述电池模块、所述加速度传感器、所述蓝牙模块、所述加速度信号分析模块、所述蓝牙信号分析模块及所述运动状态解算模块均放置于旅行包的内部。
所述手持终端的内部设置有三轴加速度传感器，当手持终端移动时，三轴加速度传感器会获取加速度信息，得到手持终端实际位移。
表征加速度传感器与位移的数学模型如式(4)所示。
Figure BDA0003023039120000061
其中，st为t时刻移动终端的位置，vt为t时刻的速度，at为t时刻的加速度，T为t到t+1时刻的时间间隔。
在运动过程中，手持终端会同时接收到旅行包运动状态、通信距离di(i＝1,…,n)以及加速度信息[ax(i),ay(i),az(i)](i＝1,…,n)。采用融合加速度的蓝牙动态定位算法，确定旅行包相对于手持终端的具体位置。
所述融合加速度的蓝牙动态定位算法，可在已知条件简要的情况下，实现旅行包位置的精准定位。蓝牙模块将旅行包运动状态及与手持终端距离传输至手持终端，手持终端经过移动后完成位移解算。确定手持终端前一位置与旅行包距离、手持终端当前位置与旅行包距离、手持终端位移后，通过位移与角度变换关系可获得手持终端与旅行包夹角。
作为本发明实施例的补充，再次提供融合加速度的蓝牙动态定位算法。
如图3所示，当旅行包处于静止状态时，B为旅行包位置，旅行包装置内蓝牙模块处于低功耗模式。A为手持终端前一运动位置，A'为手持终端当前位置，手持终端内置加速度传感器，通过表征加速度传感与位移的数学模型得到手持终端位移s；当需要进行旅行包定位时，手持终端唤醒旅行包装置内蓝牙模块，通过表征蓝牙信号强度与通信距离的数学模型，确定手持终端前一位置A与旅行包B距离d、手持终端当前位置A'与旅行包B距离d'、手持终端位移s后，通过位移与角度变换关系可获得手持终端与旅行包夹角。
如图4所示，当旅行包处于运动状态时，B为旅行包装置前一运动位置，B'为旅行包装置当前位置，旅行包装置内置的加速度传感器会全方位感知旅行包运动状态，当加速度传感器某一方向加速度超过阈值时后通过旅行包装置唤醒蓝牙模块，蓝牙模块将旅行包装置与手持终端当前距离发送至手持终端。旅行包装置从B点运动到B'点后，首先接收A点蓝牙信号强度，得到A点与B点距离d'；手持终端从A点运动至A'点，通过表征加速度传感与位移的数学模型得到手持终端位移s；同时旅行包装置接收移动到A'点后的蓝牙信号强度，得到当前手持终端与旅行包距离d'，，最后通过位移与角度变换关系确认手持终端与旅行包夹角α。
通过融合加速度的蓝牙动态定位算法获取手持终端与旅行包夹角α、手持终端与旅行包距离d'后可实现旅行包精确定位。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进、部件拆分或组合等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，其特征在于，包括：
加速度传感器，用于获取旅行包的加速度信号，并将旅行包的加速度信号传输至信号分析模块；
蓝牙模块，与手持终端进行数据交互，并检测手持终端与该装置之间的蓝牙信号的强度，并将蓝牙信号传输至信号分析模块，同时接收来自运动状态解算模块的蓝牙模块开启或待机的信号，当蓝牙模块开启时，会将旅行包的实际距离信息及旅行包的运动状态信息传输至手持终端；
所述信号分析模块，接收旅行包的加速度信号和蓝牙信号，并将分析得到旅行包的运动状态信息以及手持终端与旅行包的实际距离信息传输至运动状态解算模块；
所述运动状态解算模块，对旅行包的运动状态信息进行解算得到加速度信号，并通过对加速度信号进行阀值比较，输出控制蓝牙模块开启或待机的信号，当加速度信号超过阈值，输出控制蓝牙模块开启的信号，
所述手持终端，与手持终端进行数据交互，用于获取旅行包的实际距离信息及旅行包的运动状态信息，并解算出旅行包位置，当旅行包当前距离高于设定阈值，手持终端输出旅行包丢失信号，进行声音、闪光、振动报警。
2.根据权利要求1所述的一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，其特征在于，所述信号分析模块包括加速度信号分析模块和蓝牙信号分析模块。
3.根据权利要求2所述的一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，其特征在于，所述加速度信号分析模块，用于接收旅行包的加速度信号，将分析得到旅行包的运动状态信息传输至所述运动状态解算模块。
4.根据权利要求2所述的一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，其特征在于，所述蓝牙信号分析模块，用于接收旅行包的蓝牙信号，将分析得到旅行包的实际距离信息传输至运动状态解算模块。
5.根据权利要求2所述的一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，其特征在于，该装置还包括有电池模块，所述电池模块为所述加速度传感器、所述蓝牙模块、所述加速度信号分析模块、所述蓝牙信号分析模块及所述运动状态解算模块供电。
6.根据权利要求5所述的一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，其特征在于，所述电池模块、所述加速度传感器、所述蓝牙模块、所述加速度信号分析模块、所述蓝牙信号分析模块及所述运动状态解算模块均放置于旅行包的内部。
7.根据权利要求1所述的一种加速度与蓝牙融合的旅行包防丢定位装置，其特征在于，所述手持终端的内部设置有三轴加速度传感器，当手持终端移动时，三轴加速度传感器会获取加速度信息，得到手持终端实际位移。
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