CN113395689B - 基于蓝牙Mesh网络的设备配对方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种基于蓝牙Mesh网络的配对方法，属于智能配对控制技术。本申请实施例的配对方法包括：控制器搜索网络当中的至少一个接收器，根据信号强度确定控制器与至少一个接收器中每一个接收器的距离，并按照距离由近到远的顺序进行排序，当控制器在预定的时间内接收到配对指令，确定与控制器距离最近的接收器；按照距离由近到远的顺序依次自动建立控制器与接收器的配对关系，并在控制器中存储配对关系。本申请实施例适用于智能家居控制配对绑定。

Description

基于蓝牙Mesh网络的设备配对方法、系统及存储介质

技术领域

本申请涉及设备配对技术，特别涉及一种基于蓝牙网络的自动设备配对技术。

背景技术

随着智能家居的普及，家居设备的自动控制技术也在不断的更新发展，目前在家居设备安装时，施工人员一般先将线材布置好，之后接上各种灯具、设备并进行配对。在进行设备匹配时，施工人员往往不容易知道设备对应的是哪一个接收开关通道，尤其是灯具设备，产品的外观和型号基本都差不多。在这样的情况下，施工人员只能逐一点击每个接收器开关通道，看对应的灯具的亮灭情况确定对应关系，之后再进行绑定，施工费时，效率低下。

发明内容

本申请的实施例提供一种基于蓝牙Mesh网络的设备配对方法，在将所有接收器上点启动后,利用蓝牙Mesh网络的特性，控制器搜索网络当中的至少一个接收器，再根据信号强度确定所述控制器与所述至少一个接收器中每一个接收器的距离，并按照距离由近到远的顺序进行排序；当控制器在预定的时间内接收到配对指令，确定与控制器距离最近的接收器；建立所述发控制器与所述距离最近的接收器的配对关系，并在所述控制器中存储所述配对关系。

在一些实施例中，所述配对指令为自动配对指令，所述建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系之后，还包括：

按照距离由近到远的顺序，依次建立所述控制器与每一个接收器的配对关系。

在一些实施例中，还包括：

确定所述控制器与所述接收器的距离，若所述距离超过设定的距离阈值，所述接收器拒绝与控制器进行配对。

在一些实施例中，响应于控制器在预定的时间内接收到配对指令，所述距离最近的接收器以用户可感知的方式发起配对提示。

在一些实施例中，所述配对提示为闪烁指示灯或发出蜂鸣音。

在一些实施例中，建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系包括：

确定与所述控制器距离最近的控制器；

建立所述距离最近的控制器与所述距离最近的接收器的配对关系。

在一些实施例中，所述配对信息包括所述控制器的ID、所述接收器的ID。

在一些实施例中，所述配对控制指令包括：触摸控制指令、语音控制指令、手势控制指令或人体姿态控制指令。

在一些实施例中，所述建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系包括：

控制器获取所述距离最近的接收器的ID号及通道值，将所述ID号及所述通道值写入所述接收器中。

本申请实施例之一提供一种基于蓝牙Mesh网络的设备配对系统，所述系统包括：

一个网络，所述网络为基于蓝牙Mesh组建的的网络；

一个控制器和至少一个接收器，所述控制器和至少一个接收器用于接收指令并完成配对；

一个控制器，所述控制器根据信号强度确定与所述至少一个接收器中每一个接收器的距离，并按照距离由近到远的顺序进行排序，当控制器在预定的时间内接收到配对指令，确定与控制器距离最近的接收器，建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系，并存储所述配对关系。

根据本申请的另一方面，涉及一种计算机可读的非暂态存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现本申请任一实施例所述的方法。

本申请实施例中，用户可基于蓝牙Mesh网络，可以实现一次点击配对绑定操作即可实现所有接收器与控制器的配对绑定操作，无需用户再逐一手动寻找确认对应的接收器。

附图说明

本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本申请一些实施例所示的基于蓝牙Mesh网络的设备配对方法的示例性流程图；

图2是根据本申请一些实施例所示的基于蓝牙Mesh网络的设备配对系统的模块图；

图3是根据本申请一些实施例所示的基于蓝牙Mesh网络的设备配对方法的又一示例性流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1是根据本申请一些实施例所示的基于蓝牙Mesh网络的设备配对方法的示例性流程图。

步骤一、控制器搜索网络当中的接收器；

施工人员在进行配对时，首先将各个设备通电启动，之后布设蓝牙Mesh网络将各个设备连接入网。入网的设备至少包括一个控制器、控制器和至少一个接收器。各个设备入网之后，基于信号的强度，可以计算出各个设备和与该设备相连的其它设备的距离，计算出的距离可以存储在各个设备当中。存储之后，也可以通过广播的方式，在网络当中进行广播，以便其它设备需要时使用。存储的方式可以说两个设备的ID+距离的方式。

在本申请的实施例中，距离的计算方法如下：

距离＝10^((27.55-(20*log10(频率))+signalLevel)/20)，其中signalLevel表示信号强度。

在本申请实施例的网络中，接收器是与对应的家居设备对应的，即每一个家居设备对应一个接收器。家居设备可以是各种各样的家用电器、家用/办公用电子设备。一般而言，在智能控制系统当中，设备会有很多，本申请实施例在此不作例举。

在本实施例中，控制器可以依托于智能手机，在手机当中下载对应的app即可实现对各个设备的控制。

蓝牙Mesh网络上用于建立多对多设备通信的低能耗蓝牙新的网络拓扑。它允许用户创建基于多个设备的大型网络，网络可以包含数十台，数百台甚至数千台蓝牙Mesh设备，这些设备之间可以相互进行信息的传递。

步骤二、根据信号强度确定所述控制器与所述至少一个接收器中每一个接收器的距离，并按照距离由近到远的顺序进行排序。

在本申请的实施例中，控制器可以是安装了控制程序的移动手机，在设备入网之后，根据控制器、接收器等设备通过蓝牙广播的位置关系数据，控制器可以接收此数据，结合控制器本身的位置，可以确定出控制器与每一个接收器的距离。在确定出具体的距离数值之后，控制器将接收器ID及对应的距离进行排序并存储，排序的方式可以是由近到远，也可以由远到近，本申请实施例选择由近到远的方式进行排序。

步骤三、响应于控制器在预定的时间内接收到配对指令，确定与控制器距离最近的接收器。

当用户需要进行配对时，可以通过控制器进行配对确认，例如，在控制器为手机的情况下，用户打开手机当中的控制软件，通过点击软件上的按钮、通过发出语音指令、通过人脸识别验证、通过人体姿态的确认(例如步态识别等)来实现配对指令的发送。在用户发送配对指令之后，控制器通过网络向最近的接收器发送一个固定频率的通断操作指令，例如2HZ的通断指令，接收器接收到指令之后，执行通断操作。接收器执行通断操作的外在表现可以是闪烁灯、发出蜂鸣等。

步骤四、建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系，并在所述控制器中存储所述配对关系。

在接收器执行通断操作之后，用户感知到控制器的位置后即可决定是否进行配对和绑定，如果用户在一定的时间内不确认进行配对操作，例如，用户在30秒(具体的时间可以根据用户的需要进行预设)内都无任何操作，则默认用户不希望就目前的接收器进行与控制器的配对绑定，当前的控制器即结束提示。如果用户发出了确认配对的指令，则表示用户希望完成当前的接收器与控制器的绑定，此时接收器将自动完成与控制器的绑定，并将接收器的ID、通道信息等发送给控制器进行存储。

在本申请的实施例中，一旦用户发出了确认配对的指令，在完成当前的配对绑定操作之后，控制器会自动的根据距离排序寻找下一个距离最近的接收器，此时，本申请的实施例中，用户可以无需进行任何其它操作，系统将自动完成该接收器与控制器的配对绑定。这样的情况下，用户只需要确认一次配对即可，系统将完成距离列表当中所有的接收器的配对，并将配对绑定的信息自动进行存储。这样用户即可免去寻找接收器的流程，极大的方便了用户布设智能设备。

在本申请的实施例中，在某些小范围组网环境下，为了防止误绑定，例如，相邻的两个空间范围内，如果同时有两组基于该方法的配对绑定，为了防止彼此之间设备交叉绑定，可以给接收器设定一个拒绝动作的距离。例如可以是，以控制器为中心，设定一个固定距离，超过该距离的设备接收到配对信息时，如果用户确定进行配对绑定操作，接收器将不进行任何动作，同时，也会拒绝进行配对和绑定。

如图2所示，本申请实施例的一种基于蓝牙Mesh网络的设备配对系统，该系统包括：一个网络，所述网络为基于蓝牙Mesh组建的的网络；至少一个接收器，所述至少一个接收器用于接收指令并完成配对；一个控制器，所述控制器根据信号强度确定与所述至少一个接收器中每一个接收器的距离，并按照距离由近到远的顺序进行排序，当控制器在预定的时间内接收到配对指令，确定与控制器距离最近的接收器，建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系，并存储所述配对关系。

在本实施例中，网络为基于蓝牙Mesh技术组建的低功耗蓝牙网络，蓝牙Mesh网络是一种低功耗的友好且具备中继特性的网络连接技术。通过蓝牙Mesh网络，网络当中的各个节点可以组成一个互相关联的网络拓扑。网络当中的每一个设备都能通过信号和算法计算得到它与其它网络节点的距离。在本实施例中，距离的计算方法如下：距离＝10^((27.55-(20*log10(频率))+signalLevel)/20)，其中signalLevel表示信号强度。

结合图3，以示例性的方式说明本实施例的一种设备配对系统的工作流程。

在本实施例中，以安装智能楼宇为使用场景，控制器以手机APP为例，接收器以普通的设备为例。

当使用蓝牙Mesh协议设备首次通电组网时，会激活预置程序通过信号源强度计算网络内和该设备直连设备的距离，然后将该数据保存至设备并生成信号标签，信号标签以两个设备的ID+距离表示，该信息会以广播的形式在整个蓝牙Mesh网络所覆盖的空间内传播。具体使用的公式(例)是：

距离＝10^((27.55-(20*log10(频率))+signalLevel)/20)；

当有APP通过手机激活蓝牙Mesh功能计算时，会自动接收蓝牙Mesh协议的广播数据进行汇总。

APP根据接收的数据，结合预设的楼宇信息(例如海拔、户型、层高等)，计算出手机与设备的精确位置关系(点击某设备，会在APP上显示手机距离该设备多少M、房间安装位置、设备处于手机上下左右哪块区域等)；

手机运行预先安装的实时APP；

当用户选择某一设备后，APP实时采集场景内的蓝牙Mesh广播信息和GPS坐标信息，并将采集到的信息进行计算，计算过程：APP接收到实时蓝牙Mesh广播的信息标签后，读取该设备距离信息和方位，通过和楼宇数据(例如海拔、户型、层高等)的比对和计算(方位判定、设备和手机距离计算，空间方位计算)执行定位算法，得到定位结果，手机将定位结果在APP上实时显示。

例：APP预设楼宇信息户型参数为K，不同安装位置为K(n)。高度参数根据施工方海拔信息设为H(n)，n代表楼层。设备端对端距离参数为A(n)，n代表设备号。手机与设备距离参数为B(n)，n代表设备号。GPS轨迹参数为S(n)，n代表轨迹上的点。屋内轨迹模型参数为U(n)，n代表安装位置。当开始执行设备定位功能时，APP会对行动轨迹进行记录。并在轨迹上提取不同的两点GPS坐标记录为S1和S2，建立以S1为原点的三维坐标系，XY轴对应经纬度坐标，Z轴为海拔高度。计算出S1和S2与设备B(n)的距离，记为B1和B2。两个设备的距离记为A。通过计算得出设备B(n)在S1为原点的三维坐标系下的坐标，然后换算为经纬度坐标和海拔高度。通过经纬度和海拔比对得出设备实际位置。其余设备坐标根据记录的距离A和安装位置K进行换算。为了确保精度，会进行结果比对，具体为由预设值计算出K(n)的经纬度坐标和海拔高度，之后计算向量的绝对值，误差范围|K(n)B(n)|＜0.5m，大于0.5m时提示用户安装位置错误或计算结果偏差过大。之后按照计算结果显示出设备定位结果。

当GPS信号不好或者误差过大时采用比对法，此时APP计算B(n)距离，按安装位置记为B1、B2……B(n)，将结果根据公式进行比对，其中X_n为最小值，Y_n为最大值。当B(n)属于集合内的值时，以预设的安装位置K（n)为球心，B(n)为半径做球，根据多球体相交计算出此时手机位置。按照不同位置计算的点位绘制轨迹，并将垂直位置偏差过大的点位丢弃，使轨迹处于同一水平面内，根据行进轨迹提示用户设备定位结果。

根据上述的方法可以确定所有设备的位置，施工调试人员控制系统通过上电启动所有设备，所有设备处于可配置绑定的状态15分钟。这时按下手机app配对按钮，接入附近的蓝牙Mesh网络，通过上述的算法由后台计算出接收器实际位置，并按具体距离/位置排序显示。

施工人员通过点击绑定按钮，手机app会自动按位置与接收信号的强度对最近的设备通道进行通断。当某个灯亮时，说明该设备对应接收器通道处于绑定状态，施工人员只需要按下绑定按钮(或其他触发方式)就能绑定到该设备对应的接收器通道。如果最近的设备不是需要绑定的，则等待15S后会自动按距离由近到远排序跳至下一个设备。当绑定成功时，此时APP会自动生成相应的位置标签进行名称备注。这样可以省下反复点击手机app找接收器通道的操作。施工人员只要看到对应灯亮时，按下绑定按钮(或其他触发方式)，就能绑定到对应灯具上。免除不清楚安装位置需要人工调试找对应关系的过程。在自组网绑定下，施工人员也可以设置每个通道匹配绑定的时间间隔。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种基于蓝牙Mesh网络的设备配对方法，其特征在于，包括：

控制器搜索网络当中的至少一个接收器，所述网络为基于蓝牙Mesh组建的网络，所述网络中包括控制器和至少一个接收器；

所述控制器实时采集接收器的蓝牙Mesh广播信息和GPS坐标信息；

根据信号强度确定所述控制器与所述至少一个接收器中每一个接收器的距离，并按照距离由近到远的顺序进行排序；

所述控制器与所述至少一个接收器中每一个接收器的距离通过如下公式进行确认：距离＝10^((27.55-(20*log10(频率))+signalLevel)/20)；

其中signalLevel表示信号强度；

读取接收器的距离信息和方位，并将蓝牙Mesh广播信息和GPS坐标信息基于蓝牙Mesh网络，结合预设的信息，执行定位算法，计算得到接收器的定位结果，得出接收器实际位置，并按具体距离/位置排序显示；

当GPS信号不好或者误差过大时采用比对法确定接收器的位置，以至少一个接收器预设的安装位置为球心，距离为半径做球，根据多球体相交计算出此时控制器位置，根据行进轨迹提示该接收器定位结果，并按具体距离/位置排序显示；

响应于控制器在预定的时间内接收到配对指令，确定与控制器距离最近的接收器；建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系，并在所述控制器中存储所述配对关系。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配对指令为自动配对指令，所述建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系之后，还包括：

按照距离由近到远的顺序，依次建立所述控制器与每一个接收器的配对关系。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

确定所述控制器与所述接收器的距离，若所述距离超过设定的距离阈值，所述接收器拒绝与控制器进行配对。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于控制器在预定的时间内接收到配对指令，所述距离最近的接收器以用户可感知的方式发起配对提示。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述配对提示为闪烁指示灯或发出蜂鸣音。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配对信息包括所述接收器的ID和通道值。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述配对控制指令包括：触摸控制指令、语音控制指令、手势控制指令或人体姿态控制指令。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系包括：

控制器获取所述距离最近的接收器的ID号及通道值，将所述ID号及所述通道值写入所述控制器中。

9.使用权利要求1所述的方法的一种基于蓝牙Mesh网络的设备配对系统，其特征在于，所述系统包括：

一个网络，所述网络为基于蓝牙Mesh组建的网络；

至少一个接收器，所述至少一个接收器用于接收指令并完成与控制器的配对；一个控制器，所述控制器根据信号强度确定与所述至少一个接收器中每一个接收器的距离，

并按照距离由近到远的顺序进行排序，当控制器在预定的时间内接收到配对指令，确定与控制器距离最近的接收器，建立所述控制器与所述距离最近的接收器的配对关系，并存储所述配对关系。

10.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，执行如权利要求1-8任一项所述的方法。