CN113543090A - 一种降低蓝牙接收设备功耗的方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种降低蓝牙接收设备功耗的方法、设备及存储介质，该方法应用于时钟同步通信设备，该方法包括：向蓝牙发送设备与蓝牙接收设备下发第一同步信息，第一同步信息包括接收时间窗口，蓝牙接收设备在接收时间窗口处于工作状态且在休眠时间窗口处于休眠状态；判断是否接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的确认信息；若接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的确认信息，则确定第一同步信息下发成功，其中，蓝牙发送设备在接收到第一同步信息后基于时隙分配信息向蓝牙接收设备发送数据包，以使得蓝牙接收设备在接收时间窗口接收到数据包。通过上述方式，本申请能够降低蓝牙接收设备的功耗，延长蓝牙接收设备的使用时间。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种降低蓝牙接收设备功耗的方法、设备及存储介质。
背景技术
目前的定位技术除了全球定位系统(GPS，Global Positioning System)之外，其他最常用的室内无线定位技术还有蓝牙信标(Beacon)、超宽带(UWB，Ultra Wide Band)或WIFI等；众多室内定位技术中蓝牙Beacon定位技术最为主流，但是由于蓝牙Beacon接收设备需要持续工作来打开接收通道，无法休眠，因此平均功耗高，耗电大，在使用电池进行供电时需要经常进行充电维护，造成使用不便，适应性不高。
发明内容
本申请提供一种降低蓝牙接收设备功耗的方法、设备及存储介质，能够降低蓝牙接收设备的功耗，延长蓝牙接收设备的使用时间。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种降低蓝牙接收设备功耗的方法，该方法应用于时钟同步通信设备，该方法包括：向蓝牙发送设备与蓝牙接收设备下发第一同步信息，其中，第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，接收时间信息包括接收时间窗口，通信周期包括接收时间窗口与休眠时间窗口，蓝牙接收设备在接收时间窗口处于工作状态且在休眠时间窗口处于休眠状态；判断是否接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的确认信息；若接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的确认信息，则确定第一同步信息下发成功，其中，蓝牙发送设备在接收到第一同步信息后基于时隙分配信息向蓝牙接收设备发送数据包，以使得蓝牙接收设备在接收时间窗口接收到数据包。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种降低蓝牙接收设备功耗的方法，该方法应用于蓝牙发送设备，该方法包括：在接收到时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，向时钟同步通信设备发送确认信息，其中，第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，接收时间信息包括接收时间窗口，通信周期包括接收时间窗口与休眠时间窗口；基于时隙分配信息向蓝牙接收设备发送数据包，以使得蓝牙接收设备在接收时间窗口接收到数据包，其中，蓝牙接收设备在接收时间窗口处于工作状态且在休眠时间窗口处于休眠状态。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种降低蓝牙接收设备功耗的方法，该方法应用于蓝牙接收设备，该方法包括：在接收到时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，向时钟同步通信设备发送确认信息，其中，第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，接收时间信息包括接收时间窗口，通信周期包括接收时间窗口与休眠时间窗口，蓝牙接收设备在接收时间窗口处于工作状态且在休眠时间窗口处于休眠状态，蓝牙发送设备在接收到第一同步信息后基于时隙分配信息向蓝牙接收设备发送数据包；在接收时间窗口接收数据包。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种时钟同步通信设备，该时钟同步通信设备包括互相连接的存储器和处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述技术方案中的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种蓝牙发送设备，该蓝牙发送设备包括互相连接的存储器和处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述技术方案中的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种蓝牙接收设备，该蓝牙接收设备包括互相连接的存储器和处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述技术方案中的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：提供一种定位系统，该定位系统包括时钟同步通信设备、蓝牙发送设备以及蓝牙接收设备，时钟同步通信设备与蓝牙发送设备以及蓝牙接收设备连接，用于向蓝牙发送设备以及蓝牙接收设备下发同步信息，以使得蓝牙发送设备与蓝牙接收设备进行通信。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是：提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述技术方案中的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
通过上述方案，本申请的有益效果是：利用时钟同步通信设备下发第一同步信息至蓝牙发送设备与蓝牙接收设备，第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息与接收时间信息，接收时间信息包括接收时间窗口与休眠时间窗口，通过时钟同步通信设备可以设置蓝牙发送设备与蓝牙接收设备的工作时段，使得蓝牙接收设备仅在一个通信周期中的接收时间窗口处于工作状态，实现在接收蓝牙发送设备与蓝牙接收设备之间传输数据包，由于蓝牙接收设备具有工作状态和休眠状态，能够在不影响正常功能的情况下，降低蓝牙接收设备的功耗，增加了蓝牙接收设备的续航时间；而且使用软件策略来调整蓝牙接收设备的功耗，无需对硬件进行调整，不改变原有产品的形态，实现较为简单。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请提供的降低蓝牙接收设备功耗的方法一实施例的流程示意图；
图2是本申请提供的降低蓝牙接收设备功耗的方法另一实施例的流程示意图；
图3是本申请提供的降低蓝牙接收设备功耗的方法又一实施例的交互示意图；
图4是本申请提供的降低蓝牙接收设备功耗的方法再一实施例的流程示意图；
图5是本申请提供的时钟同步通信设备发送第一同步信息的时序图；
图6是本申请提供的接收时序与发送时序的示意图；
图7是本申请提供的接收时序与发送时序的另一示意图；
图8是本申请提供的定位系统的结构示意图；
图9是本申请提供的时钟同步通信设备一实施例的结构示意图；
图10是本申请提供的蓝牙发送设备一实施例的结构示意图；
图11是本申请提供的蓝牙接收设备一实施例的结构示意图；
图12是本申请提供的定位系统另一实施例的结构示意图；
图13是本申请提供的定位系统又一实施例的结构示意图；
图14是本申请提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，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实施例，而不是全部实施例。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的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
定位标签为需要被定位坐标的设备，定位基站为指定位系统中固定安装的、用于接收或发射信号以计算出定位标签坐标的设备；蓝牙Beacon定位系统分为定位基站发送Beacon信号定位标签接收Beacon信号(以下简称基发标收)和基站接收Beacon信号定位标签发送Beacon信号(以下简称基收标发)两种方案，这两种方案均为发送设备以一定的周期发送Beacon信号，接收设备持续运行接收Beacon信号，基收标发和基发标收均存在接收设备功耗较高引发的应用缺陷。
对于基收标发方案来说，定位标签虽然运行时间较长，但基站需要固定安装在墙体等位置，固定安装时无法作充电管理，故需要市电对基站供电，存在施工成本高且繁琐、基站安装位置受限或应用场景受限等缺陷。
对于基发标收方案来说，作为蓝牙通信接收设备的定位标签在使用时需要持续运行，以接收基站发送的无线电信号，标签电路一直处于工作状态，无法休眠节能，导致功耗高、续航时间短。目前主流的处理方法有两种，第一种是加大定位标签的电池容量，该方案理论上是可行的，但为了方便用户使用，通常定位标签的产品形态都是员工卡或者手环等外形，体积有限，一般锂电池容量不超过3.7V@1000mAH，市面上主流蓝牙Beacon定位系统中接收设备接收信号时平均工作电流为3.7V@15mA-30mA；假如以电池容量为3.7V@1000mAH举例计算，定位标签持续工作的待机时间为30小时-70小时，即便电池增加3倍电容量，续航时间也不超过10天，但三倍容量的锂电池会导致体积过大，不适用于手环等产品形态，所以很少有厂家将定位标签的电池容量设计为3.7V@1000mAH以上。另一种方案是设计定位标签电路时采用功耗相对较小的电子元器件来增加定位标签的续航时间，但目前市面上低功耗的元器件在定位标签工作时电流还是在mA级别，没有彻底解决定位标签续航时间，同时还会大幅度增加物料成本，使整套定位系统的价值变低。另外，频繁充电定位标签对目前的定位系统应用的两种管理方式也极为不便，第一种管理方式是定位标签集中管理，但大量的定位标签频繁充电需有专人维护，成本极高，另一种管理方式是标签使用人个管理，由于使用人员基数大很容易造成部分人员疏于充电，导致部分定位标签无法正常工作，用户体验欠佳。
由上述分析可知，蓝牙Beacon定位系统的两种方案中均具有接收设备功耗高的缺陷，接收设备的续航时间短在一定程度了制约了定位技术的普及与推广，因此降低接收设备的功耗，延长待机时间在实际应用中非常迫切。基于此，本申请要解决的是在蓝牙Beacon定位系统中，接收设备持续工作，无法进入休眠状态，导致使用电池供电时续航过短的问题。
请参阅图1，图1是本申请提供的降低蓝牙接收设备功耗的方法一实施例的流程示意图，该方法应用于时钟同步通信设备，该方法包括：
步骤11：向蓝牙发送设备与蓝牙接收设备下发第一同步信息。
在进行通信之前，先建立蓝牙发送设备、蓝牙接收设备以及时钟同步通信设备之间的连接关系，使得时钟同步通信设备与蓝牙发送设备以及蓝牙接收设备连接，且蓝牙发送设备与蓝牙接收设备连接；时钟同步通信设备可以为网关，蓝牙发送设备可以为定位基站或定位标签，蓝牙接收设备可以为定位基站或定位标签；具体地，在蓝牙接收设备为定位基站时，蓝牙接收设备为定位标签；在蓝牙接收设备为定位标签时，蓝牙接收设备为定位基站。
进一步地，时钟同步通信设备在确定与蓝牙发送设备以及蓝牙接收设备建立连接后，发送第一同步信息至蓝牙发送设备与蓝牙接收设备，该第一同步信息包括蓝牙发送设备与蓝牙接收设备之间的通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，时隙分配信息为蓝牙发送设备发送数据包的时隙分配信息，接收时间信息为蓝牙接收设备开启接收窗口以接收数据包的时间信息，接收时间信息包括接收时间窗口，接收时间窗口即为蓝牙接收设备处于工作状态以接收数据包的时间段；通信周期包括接收时间窗口与休眠时间窗口，具体地，接收时间窗口与休眠时间窗口可以根据具体应用需求进行调整，通信周期等于接收时间窗口的时间长度与休眠时间窗口的时间长度之和。
蓝牙接收设备在接收时间窗口处于工作状态，且在休眠时间窗口处于休眠状态，即蓝牙接收设备具有两个状态：工作状态与休眠状态，在一个通信周期中的接收时间窗口对应的时间段内，蓝牙接收设备处于工作状态，在该通信周期中的休眠时间窗口对应的时间段内，蓝牙接收设备处于休眠状态，由于在一个通信周期内蓝牙接收设备可处于休眠状态，不一直处于工作状态，能够节省电量，提高蓝牙接收设备的使用时长，节省的电量可以根据具体应用需求进行调整。例如，通信周期为5ms，假设接收时间窗口为0ms-1.5ms，休眠时间窗口为1.5ms-5ms，此时节省的电量为70％，假设接收时间窗口为0ms-3ms，休眠时间窗口为3ms-5ms，此时节省的电量为40％。
步骤12：判断是否接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的确认信息。
时钟同步通信设备在下发第一同步信息后，如果蓝牙发送设备/蓝牙接收设备接收到该第一同步信息，可反馈一确认信息至时钟同步通信设备，以表征自己接收到了第一同步信息；进一步地，蓝牙发送设备在接收到第一同步信息后，可基于时隙分配信息向蓝牙接收设备发送数据包，以使得蓝牙接收设备在接收时间窗口接收到数据包。
可以理解地，在信息的传输过程中，有可能出现丢失，如果蓝牙发送设备/蓝牙接收设备未接收到第一同步信息，则无法向时钟同步通信设备发送确认信息，可设定一时间间隔，如果超出该时间间隔后，时钟同步通信设备仍未接收到第一同步信息，可再次下发第一同步信息。
步骤13：若接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的确认信息，则确定第一同步信息下发成功。
如果时钟同步通信设备在接收到确认信息，表明至少有一个蓝牙发送设备/蓝牙接收设备接收到了时钟同步通信设备下发的第一同步信息，第一同步信息下发成功，蓝牙发送设备可与蓝牙接收设备进行通信，以实现对数据包的传输。如果时钟同步通信设备未接收到确认信号，则表明当前通信出现问题，可能是第一同步信息的传输出现异常，即第一同步信息未发送至蓝牙发送设备/蓝牙接收设备，或者是确认信息的传输出现异常，即蓝牙发送设备/蓝牙接收设备接收到了第一同步信息，但在发送确认信息的过程中出现异常，致使时钟同步通信设备无法接收到确认信息。
本实施例所采用的方案可以应用于蓝牙Beacon定位系统中，涉及功耗管理技术，时钟同步通信设备可通过下发第一同步信息来设置蓝牙发送设备与蓝牙接收设备的工作时段，使得蓝牙接收设备仅在一个通信周期中的接收时间窗口处于工作状态，以与蓝牙发送设备进行通信；由于蓝牙接收设备具有工作状态和休眠状态这两种状态，能够在不影响定位功能的情况下，降低蓝牙接收设备的功耗，增加了蓝牙接收设备的续航时间；而且本实施例使用软件策略来降低功耗，无需对硬件进行改动，不改变原有产品的形态，实现简单；进一步地，还可以调整接收时间窗口的时间长度占通信周期的比例，在无需改动硬件的情况下，实现根据自行需要设置节电效率，方便用户进行调整。
请参阅图2，图2是本申请提供的降低蓝牙接收设备功耗的方法另一实施例的流程示意图，该方法应用于蓝牙发送设备，该方法包括：
步骤21：在接收到时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，向时钟同步通信设备发送确认信息。
第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，接收时间信息包括接收时间窗口，通信周期包括接收时间窗口与休眠时间窗口，蓝牙接收设备在接收时间窗口处于工作状态且在休眠时间窗口处于休眠状态。
步骤22：基于时隙分配信息向蓝牙接收设备发送数据包，以使得蓝牙接收设备在接收时间窗口接收到数据包。
蓝牙发送设备在接收到时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，可从第一同步信息中获取到时隙分配信息，然后按照该时隙分配信息来发送数据包，蓝牙接收设备仅在接收时间窗口处于工作状态以接收数据包，由于蓝牙接收设备不一直处于工作状态，能够降低蓝牙接收设备的平均功耗。
请参阅图3，图3是本申请提供的降低蓝牙接收设备功耗的方法又一实施例的交互示意图，该方法应用于蓝牙接收设备，该方法包括：
步骤31：在接收到时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，向时钟同步通信设备发送确认信息。
第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，接收时间信息包括接收时间窗口，通信周期包括接收时间窗口与休眠时间窗口，蓝牙接收设备在接收时间窗口处于工作状态且在休眠时间窗口处于休眠状态，蓝牙发送设备在接收到第一同步信息后基于时隙分配信息向蓝牙接收设备发送数据包。
步骤32：在接收时间窗口接收数据包。
蓝牙接收设备在接收到时钟同步通信设备群发的第一同步信息后，可从中获取接收时间信息，按照接收时间信息中的接收时间窗口来工作，由于蓝牙接收设备具有休眠时间，能够降低蓝牙Beacon定位系统中蓝牙接收设备的平均功耗。
请参阅图4，图4是本申请提供的降低蓝牙接收设备功耗的方法再一实施例的流程示意图，该方法应用于时钟同步通信设备，该方法包括：
步骤41：判断是否接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的入网验证申请。
时钟同步通信设备可以是一个或者多个低功率广域网络(LPWAN，Low-PowerWide-Area Network)的网关，用以建立一个LPWAN网络，蓝牙发送设备和蓝牙接收设备都是该LPWAN网络中的节点设备；所有时钟同步通信设备上的时钟是GPS时钟，可以保证时钟的一致性；进一步地，时钟同步通信设备的作用就是通过LPWAN网络向蓝牙发送设备和蓝牙接收设备提供统一的同步时钟以及设置收发设备(包括蓝牙发送设备与蓝牙接收设备)之间的通信频率等参数。
在时钟同步通信设备上电后，始终开启LPWAN接收通道，等待LPWAN网络中所有的定位基站(固定安装，数量已知)和定位标签发送入网验证申请，以便剔除非法入网的设备。
步骤42：若接收到入网验证申请，则对入网验证申请进行验证，以检测蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备是否合法。
在时钟同步通信设备接收到定位基站和/或定位标签发起的入网验证申请后，与合法的设备进行通信交互，确认蓝牙发送设备/蓝牙接收设备接入LPWAN网络。
步骤43：若合法，则向检测为合法的蓝牙发送设备/或检测为合法的蓝牙接收设备下发第一同步信息。
时钟同步通信设备可以基于所有蓝牙发送设备的数量、通信周期以及接收时间窗口，生成时隙分配信息，该时隙分配信息包括第一预设数量个时隙对应的发送时间窗口，蓝牙发送设备的数量可以与发送时间窗口的数量相同；例如，假设蓝牙发送设备的数量为3个，通信周期为5ms，接收时间窗口为0-3ms，可设置3个发送时间窗口，分别为0-1ms、1-2ms以及2-3ms。
进一步地，时钟同步通信设备向所有首次检测到的、已入网的定位基站与定位标签群发第一同步信息，该第一群发同步信息包含以下四个参数：
1)参数一：参考基准时间点，其作用是给所有收发设备提供一个通信窗口开启的时间点。
当LPWAN网络内的定位网关和定位节点接收到第一同步信息后，根据第一同步信息中提供的参考基准时间点延时一设定时间(记作Td)后开启一个通信周期，该设定时间可以根据具体的应用需要来设置。蓝牙发送设备在被分配的时隙发送数据包，蓝牙接收设备开启接收时间窗口，以与蓝牙发送设备进行无线通信。
2)参数二：校准时钟周期，时钟同步通信设备的工作时序如图5所示，其作用是为LPWAN网络内的收发设备设定一个时间周期，定时让时钟同步通信设备下发同步信息。
收发设备在接收时钟同步通信设备发送的同步时钟后，在同一时间点开始进行周期性蓝牙通信，由于收发设备自带时钟源，时钟源是异源的，独立的收发设备的时钟源会存在一定的时钟误差，在收发设备通信若干个周期后时钟误差累计，导致收发设备间的通信时间窗口错位或蓝牙发送设备的发送时隙混乱。为了修正误差给系统带来的影响，时钟同步通信设备需要设定一个时间周期，周期性地下发第一同步信息，即在一定的周期(即校准时钟周期)内时钟同步通信设备重新发送第一同步信息，以定时校准各个收发设备的参考基准时间点；进一步地，如图5所示，将首次发送第一同步信息的参考基准时间点记作TTs，将二次发送第一同步信息的参考基准时间点记作TTs1，校准时钟周期记作Tsyn，通信周期记作Tb，Tsyn的取值下限为Tb(即Tsyn≥Tb)，Tsyn的取值上限理论上可以无穷大。
3)参数三：通信周期，即同一设备两次传输数据包的时间间隔，Tb的取值下限为tss(即Tb≥tss)，tss为每个数据包的发送时间，Tb的取值上限理论上可以无穷大。
在收发设备完成接收时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，收发设备根据参考基准时间点开启蓝牙通信时间窗口，完成对当前数据包的传输。收发设备在完成数据包的传输后进入休眠节电模式，经过通信周期后，收发设备进入新一个通信周期进行通信，如图6所示，首个通信周期开启的时间点计记作tf，第二个通信周期开启的时间点计记作tf1。
4)参数四：时隙分配信息以及接收时间信息，该参数对收发设备各异。
对蓝牙发送设备来说，发送数据包的时隙可如图6所示，由于多个蓝牙发送设备在同一时刻发送数据包会引起蓝牙接收设备接收冲突，导致蓝牙接收设备接收不到部分蓝牙发送设备发出的数据包，所以可对LPWAN网络内所有蓝牙发送设备的发送时隙进行分配，错时发送数据包，确保蓝牙接收设备无接收冲突地收到数据包。
对蓝牙接收设备来说，根据LPWAN网络内蓝牙发送设备的所有发送时隙的时长来设置蓝牙接收设备的接收时间窗口，下面将对基收标发和基发标收这两种定位方案进行分析。
第一种情况：基收标发，即蓝牙接收设备为定位基站，蓝牙发送设备为定位标签。
在基收标发的定位系统中包括至少一个蓝牙发送设备，将发送时间窗口的数量记作第一预设数量，第一预设数量大于/等于第二预设数量且小于/等于第三预设数量；具体地，第二预设数量可以根据具体应用需要进行设备，比如：1，第三预设数量为通信周期与数据包的发送时间的比值，接收时间窗口的时间长度大于预设数量与发送时间的乘积。
进一步地，如图6所示，由对时钟同步通信设备的描述可知，蓝牙发送设备在接收到时钟同步通信设备首次群发的第一同步信息后，延时设定时间Td作为参考基准时间点(记作tf)，其为当前通信周期的起始时间，通信周期包括N1个发送时隙，N1的取值范围为：1≤N1≤Tb/tss，tss为每个数据包的发送时间，蓝牙发送设备的数量理论上为N1的上限值。
蓝牙接收设备在接收到时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，延时设定时间Td作为参考基准时间点tf，其为当前通信周期的起始时间，在参考基准时间点tf开启数据包的接收时间窗口(记作tc)，tc需要包含所有蓝牙发送设备占用的发送时隙，tc的取值范围为：N1*tt≤tc≤Tb，tt为时隙时长，以便保证蓝牙接收设备能将不同时隙发送的数据包全部接收。
第二种情况：基发标收，即蓝牙发送设备为定位基站，蓝牙接收设备为定位标签。
在基发标收的定位系统中包括至少三个蓝牙发送设备，蓝牙发送设备的数量记作第一预设数量，第一预设数量大于/等于第四预设数量且小于/等于第三预设数量；具体地，第四预设数量可以根据具体应用需要进行设备，比如：3，接收时间窗口的时间长度大于预设数量与数据包的发送时间的乘积。进一步地，将接收时间窗口分成第五预设数量个发送时间窗口，第五预设数量大于/等于第四预设数数量且小于/等于第一预设数量，且发送时间窗口互不重叠；将第五预设数量个发送时间窗口分配给在蓝牙通信距离内的定位基站；将超过蓝牙通信距离的定位基站对应的发送时间窗口设置为与在蓝牙通信距离内的定位基站的发送时间窗口相同。
进一步地，如图6所示，由对时钟同步通信设备的描述可知，蓝牙发送设备在接收到时钟同步通信设备首次群发的第一同步信息后，以参考基准时间点tf为起始时间，通信周期包括N2个发送时隙，N2的取值范围为：3≤N2≤Tb/tss。进一步地，为了使LPWAN网络内的蓝牙发送设备的数量在超过N2的上限也能使用，设计了一种策略对基发标收定位方案的发送时隙进行管理，具体方法为：在蓝牙通信距离内的所有蓝牙发送设备(即定位基站)发送数据包的时隙分配成3至M，M的取值范围为：3≤M≤N2，超过蓝牙通信距离后的蓝牙发送设备可以重复使用3至M个时隙，这样分配设计后LPWAN网络内的蓝牙发送设备的数量将不受时隙分配数量上限的影响，理论上可以无穷大。例如，假设有3个发送时隙：S1、S2以及S3，未超过蓝牙通信距离的定位基站有3个，它们分别使用时隙S1、时隙S2以及时隙S3，超过蓝牙通信距离的定位基站有两个，这两个定位基站可分别使用时隙S1与时隙S2。
对蓝牙接收设备来说，如图6所示，接收时间窗口tc需要包含所有蓝牙发送设备中最末尾的发送时隙M，M*tt≤tc≤Tb，以便保证蓝牙接收设备能将不同时隙发送的数据包全部接收。
步骤44：判断是否接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的确认信息。
步骤45：若接收到蓝牙发送设备和/或蓝牙接收设备发送的确认信息，则确定第一同步信息下发成功。
步骤44-步骤45与上述实施例中步骤12-步骤13相同，在此不再赘述。
时钟同步通信设备在接收到确定信息后，以校准时间周期发送第一同步信息；在未接收到确定信息后，确定通信异常，再次下发第一同步信息至蓝牙发送设备与蓝牙接收设备。
蓝牙发送设备与蓝牙接收设备在接收到第一同步信息后，可进行数据包的收发，蓝牙发送设备在被分配的发送时隙发送完数据包后进入节电休眠状态，等待下一通信周期在所分配的发送时隙发送数据包。如图7所示，在接收时间窗口tc结束后，蓝牙接收设备进入节点休眠时间窗口ts，可节省的电量比例为：(ts/Tb)*100％，ts＝Tb-tc。
步骤46：检测是否接收到新的入网验证申请。
时钟同步通信设备在接收到确定信息后，还可检测是否接收到新的入网验证申请。
步骤47：若接收到新的入网验证申请，则判断与新的入网验证申请对应的新接入设备是否合法。
如果时钟同步通信设备接收到新的入网验证申请，则依据新的入网验证申请，来判断发送该入网验证申请的新接入设备是否合法。
步骤48：若判断出与新的入网验证申请对应的新接入设备合法，则基于新接入设备的类型生成第二同步信息，并将第二同步信息下发至新接入设备。
在首次群发第一同步信息后，时钟同步通信设备以校准时钟周期为等待时间，等待下一个周期下发参考基准时间点，同时等待新入网的设备(即新接入设备)发送的入网验证申请，当接收到新接入设备的入网验证申请并验证通过后，判断新接入设备的类型，并生成相应的第二同步信息；进一步地，第二同步信息包括第一子同步信息与第二子同步信息，判断新接入设备是否为蓝牙发送设备，根据判断结果进行相应的操作，下面进行具体说明。
若新接入设备为蓝牙发送设备，则时钟同步通信设备单独向新接入设备发送第一子同步信息，该第一子同步信息包括时隙分配信息、参考基准时间点、通信周期以及通信周期的开启时间点，参考基准时间点用于对蓝牙发送设备与蓝牙接收设备的时钟进行校准，以使得时钟同步通信设备、蓝牙发送设备以及蓝牙接收设备的时钟同步。若新接入设备不为蓝牙发送设备，即新接入设备为蓝牙接收设备，则时钟同步通信设备单独向新接入设备发送第二子同步信息，该第二子同步信息包括接收时间信息、参考基准时间点、通信周期以及通信周期的开启时间点。
进一步地，分基收标发和基发标收两种情况进行说明，如下所示：
第一种情况：基收标发，在时钟同步通信设备首次群发第一同步信息后，如果有新的蓝牙发送设备申请入网，时钟同步通信设备进行入网验证，并在验证通过后下发第二同步信息至新接入设备，使得新接入设备获得参考基准时间点、通信周期以及通信周期的开启时间点等参数，并分配发送时隙。
进一步地，通信周期是已知的，参考基准时间点与通信周期的开启时间点可以通过时钟同步通信设备计算得到；发送时隙分两种情况：在基收标发时，为新接入设备分配发送时隙M1，M1＝N1+1(2≤M1≤Tb/tss+1)；在基发标收时，发送时隙的分配需要参考具体的安装位置，在新接入设备的通信距离内所有基站的发送时隙不同，4≤M1≤M+1。
第二种情况：基发标收，在时钟同步通信设备首次群发第一同步信息后，如果有新的蓝牙接收设备申请入网，时钟同步通信设备就进行入网验证，并在验证通过后下发第二同步信息。
在群发第一同步信息后，时钟同步通信设备等待发送下一个第一同步信息，同时监测是否存在新的入网验证申请；在下发第二同步信息后，时钟同步通信设备等待再次下发第一同步信息，以此循环工作。
下面详细介绍三个设备整体的工作过程，结合实际的设计实例，说明本申请所采用的方案的具体实现原理，时钟同步通信设备为LoRa网关，LoRa通信技术是低功耗广域网络(Low-Power Wide-Area Network，LPWAN)技术中的一种；蓝牙发送设备为定位基站，蓝牙接收设备为定位标签。
首先将时钟同步通信设备和蓝牙发送设备安装在合适高度、距离的位置，时钟同步通信设备和蓝牙发送设备之间的距离需保持在LoRa通信距离内，时钟同步通信设备和蓝牙发送设备的安装位置为LoRa通信距离内的任意位置。蓝牙发送设备的安装数量至少为3个，所有蓝牙发送设备之间的安装距离需满足蓝牙通信距离。蓝牙接收设备的数量至少为一个，蓝牙接收设备的位置需在蓝牙发送设备的蓝牙通信距离内且还需满足落在LoRa网关的LoRa通信距离内。例如，时钟同步通信设备的安装高度为10m，蓝牙发送设备的安装高度为3m，时钟同步通信设备与蓝牙发送设备的安装距离为500m，3个蓝牙发送设备之间的安装距离为8m。
如图8所示，当LoRa通信区域内的蓝牙发送设备811-813和蓝牙接收设备82上电后，通过LoRa网络发送入网验证申请。时钟同步通信设备83给所有验证为合法的蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收82下发第一同步信息，且时钟同步通信设备83持续开启保持LoRa无线接收。蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收设备82基于时钟同步通信设备83下发的第一同步信息中的四个参数进行参数配置，蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收82开始工作，工作步骤如下所示：
步骤一：蓝牙发送设备811-813的发送时隙被分配为st1、st2、st3，蓝牙接收设备82的接收时间窗口的时长为3*tt(tt为时隙时长)，参数设置完成后系统开始进行数据包的收发。
步骤二：蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收82休眠，LoRa网络节电，以TTs为参考基准时间点，等待校准时间周期Tsyn后开启LoRa网络接收群发的第一同步信息。
步骤三：蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收82将参考基准时间点TTs延时设定时间Td，以作为当前的起始时间点tf，蓝牙发送设备811在发送时隙st1时发送数据包，此时蓝牙接收设备82开启接收时间窗口，蓝牙发送设备811经过时隙时长tt后发送完数据包，然后进入休眠状态，待通信周期Tb后重新唤醒发送数据包。
步骤四：在发送时隙st2，蓝牙发送设备812发送数据包，蓝牙发送设备812经过时隙时长tt后发送完数据包，进入休眠状态。
步骤五：在发送时隙st3，蓝牙发送设备813发送数据包，蓝牙发送设备813经过时隙时长tt后发送完数据包，进入休眠状态。
步骤六：蓝牙接收设备82完成对全部数据包的接收，接收时间窗口关闭，蓝牙接收设备82进入休眠状态，以节省电量。
执行完上述步骤二至步骤六后，所有设备等待通信周期Tb后的下一数据包传输周期的起始时间点tf1的到来。
在参考基准时间点TTs后的校准时间周期Tsyn内，蓝牙发送设备811-813和蓝牙接收设备82没有重新开启LoRa网络，持续重复上述步骤二至步骤六。蓝牙接收设备82可节省的电量比例为(ts/Tb)*100％，ts＝Tb-3*tt。
由于蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收82都自带时钟源，存在时钟误差，在多次重复上述步骤二至步骤六后，时钟误差累计增大，造成发送时隙重叠或者发送时序超出接收时间窗口的情况，所以蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收82经过了校准时间周期Tsyn后，重新开启LoRa网络接收时钟同步通信设备下发的第一同步信息，清除各设备之间的时钟误差累计，然后蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收82重复执行上述步骤一至步骤六，这样既实现了蓝牙接收设备82的节电，又可以使定位系统正常工作。
在蓝牙发送设备811-813与蓝牙接收82重复按照上述步骤一至步骤六工作时，新的蓝牙接收设备(图中未示出)向时钟同步通信设备发起入网验证申请，时钟同步通信设备83进行验证，并在验证通过后下发第二同步信息。新的蓝牙接收设备获得TTs1、Tb、tf1、tc四个参数，参数Tb、tc与第一同步信息中的相应参数一致，参数TTs1可根据本周期的时间点TTs加上校准时间周期Tsyn计算得到，参数tf1的计算需要根据时钟同步通信设备83本次校准时钟周期Tsyn内的第一同步信息的时间点TTs与新的蓝牙接收设备接收到第二同步信息的时间点TTss。具体地，参考基准时间点TTs与时间点TTss之间的时间长度记作Tbmod，Tbmod＝N*Tb+Tmod(N为整数，N>＝0)，tf1＝TTss+Tmod。在四个参数确定后，新的蓝牙接收设备在时间点tf1开启接收时间窗口，以接收蓝牙发送设备811-813发送的数据包，经过步骤二至步骤六后进入休眠状态，然后等待接收时钟同步通信设备83群发的第一同步信息，按照步骤一至步骤六工作，此时新的蓝牙接收设备与蓝牙接收设备82的工作步骤已完全一致。
综上所述，通过上述步骤一至步骤六，可以在实现蓝牙接收设备接收到所有蓝牙发送设备发送的数据包的同时，又做到了节省(ts/Tb)*100％的电量，提高了蓝牙接收设备的运行时间。
可以理解地，基收标发方案的实现与上述采用基发标收方案降低蓝牙接收设备的功耗的原理类似，在此不再赘述。时钟同步通信设备、蓝牙发送设备以及蓝牙接收设备在图8中的安装位置、安装数量以及安装间距只是一种示例，在实际应用中可根据具体应用需求进行设置。另外，采用LoRa网关也只是一种示例，并不限制任何LPWAN网络。
本实施例通过同步收发设备的时钟、分配蓝牙发送设备的发送时隙以及调整蓝牙接收设备的接收时间窗口，使得蓝牙接收设备无需持续开启接收通道，降低了蓝牙接收设备的平均功耗。另外，无需对硬件进行调整，实现了通过软件来使得蓝牙接收设备的功耗降低的目的，实现简单。
请参阅图9，图9是本申请提供的时钟同步通信设备一实施例的结构示意图，时钟同步通信设备90包括互相连接的存储91和处理器92，其中，存储91用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器92执行时，用于实现上述实施例中的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
请参阅图10，图10是本申请提供的蓝牙发送设备一实施例的结构示意图，蓝牙发送设备100包括互相连接的存储器101和处理器102，其中，存储器101用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器102执行时，用于实现上述实施例中的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
请参阅图11，图11是本申请提供的蓝牙接收设备一实施例的结构示意图，蓝牙接收设备110包括互相连接的存储器111和处理器112，其中，存储器111用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器112执行时，用于实现上述实施例中的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
请参阅图12，图12是本申请提供的定位系统另一实施例的结构示意图，定位系统120包括时钟同步通信设备121、蓝牙发送设备122以及蓝牙发送设备123。
时钟同步通信设备121与蓝牙发送设备122以及蓝牙接收设备123连接，用于向蓝牙发送设备122以及蓝牙接收设备123下发同步信息，以使得蓝牙发送设备122与蓝牙接收设备123进行通信。
进一步地，蓝牙发送设备122与蓝牙接收设备123的数量至少为一个，结合图12与图13，模块A包括时钟同步通信设备121，模块B包括m(m≥1)个蓝牙发送设备122，模块C包括n(n≥1)个蓝牙接收设备123，时钟同步通信设备121可向每个蓝牙发送设备122与每个蓝牙接收设备123发送LPWAN通信同步时钟，假设发送时隙的数量为m，蓝牙发送设备1可在第一个发送时隙发送数据包，蓝牙发送设备2可在第二个发送时隙发送数据包，……，蓝牙发送设备m可在发送第m个发送时隙发送数据包，实现交错发送数据包，使得蓝牙接收设备不漏收数据包，保证正常通信，同时降低蓝牙接收设备的功耗。
请参阅图14，图14是本申请提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图，计算机可读存储介质140用于存储计算机程序141，计算机程序141在被处理器执行时，用于实现上述实施例中的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
计算机可读存储介质140可以是服务端、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。
另外，在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (16)
1.一种降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，应用于时钟同步通信设备，所述方法包括：
向蓝牙发送设备与蓝牙接收设备下发第一同步信息，其中，所述第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，所述接收时间信息包括接收时间窗口，所述通信周期包括所述接收时间窗口与休眠时间窗口，所述蓝牙接收设备在所述接收时间窗口处于工作状态且在所述休眠时间窗口处于休眠状态；
判断是否接收到所述蓝牙发送设备和/或所述蓝牙接收设备发送的确认信息；
若是，则确定所述第一同步信息下发成功，其中，所述蓝牙发送设备在接收到所述第一同步信息后基于所述时隙分配信息向所述蓝牙接收设备发送数据包，以使得所述蓝牙接收设备在所述接收时间窗口接收到所述数据包。
2.根据权利要求1所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，所述向蓝牙发送设备与蓝牙接收设备下发第一同步信息的步骤之前，包括：
判断是否接收到所述蓝牙发送设备和/或所述蓝牙接收设备发送的入网验证申请；
若接收到所述入网验证申请，则对所述入网验证申请进行验证，以检测所述蓝牙发送设备和/或所述蓝牙接收设备是否合法；
若合法，则向检测为合法的蓝牙发送设备/或检测为合法的蓝牙接收设备下发所述第一同步信息。
3.根据权利要求1所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，所述第一同步信息还包括校准时间周期，所述方法还包括：
在接收到所述确定信息后，以所述校准时间周期发送所述第一同步信息；
在未接收到所述确定信息后，确定通信异常，再次下发所述第一同步信息至所述蓝牙发送设备与所述蓝牙接收设备。
4.根据权利要求3所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在接收到所述确定信息后，检测是否接收到新的入网验证申请；
若接收到所述新的入网验证申请，则判断与所述新的入网验证申请对应的新接入设备是否合法；
若合法，则基于所述新接入设备的类型生成第二同步信息，并将所述第二同步信息下发至所述新接入设备。
5.根据权利要求4所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，所述第二同步信息包括第一子同步信息与第二子同步信息，所述基于所述新接入设备的类型生成第二同步信息的步骤，包括：
判断所述新接入设备是否为所述蓝牙发送设备；
若是，则向所述新接入设备发送第一子同步信息，其中，所述第一子同步信息包括所述时隙分配信息、参考基准时间点、所述通信周期以及通信周期的开启时间点，所述参考基准时间点用于对所述蓝牙发送设备与所述蓝牙接收设备的时钟进行校准，以使得所述时钟同步通信设备、所述蓝牙发送设备以及所述蓝牙接收设备的时钟同步；
若否，则向所述新接入设备发送第二子同步信息，其中，所述第二子同步信息包括所述接收时间信息、所述参考基准时间点、所述通信周期以及所述通信周期的开启时间点。
6.根据权利要求1所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，所述向蓝牙发送设备与蓝牙接收设备下发第一同步信息的步骤之前，还包括：
基于所有所述蓝牙发送设备的数量、所述通信周期以及所述接收时间窗口，生成所述时隙分配信息，其中，所述时隙分配信息包括第一预设数量个时隙对应的发送时间窗口。
7.根据权利要求6所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，
所述蓝牙接收设备为定位基站，所述蓝牙发送设备为定位标签，所述第一预设数量大于/等于第二预设数量且小于/等于第三预设数量，其中，所述第三预设数量为所述通信周期与所述数据包的发送时间的比值，所述接收时间窗口的时间长度大于所述预设数量与所述发送时间的乘积。
8.根据权利要求6所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，
所述蓝牙发送设备为定位基站，所述蓝牙接收设备为定位标签，所述第一预设数量大于/等于第四预设数量且小于/等于第三预设数量，所述接收时间窗口的时间长度大于所述预设数量与所述数据包的发送时间的乘积。
9.根据权利要求8所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述接收时间窗口分成第五预设数量个发送时间窗口，其中，所述第五预设数量大于/等于所述第四预设数数量且小于/等于所述第一预设数量；
将所述第五预设数量个发送时间窗口分配给在蓝牙通信距离内的定位基站；
将超过所述蓝牙通信距离的定位基站对应的发送时间窗口设置为与在所述蓝牙通信距离内的定位基站的发送时间窗口相同。
10.一种降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，应用于蓝牙发送设备，所述方法包括：
在接收到时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，向所述时钟同步通信设备发送确认信息，其中，所述第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，所述接收时间信息包括接收时间窗口，所述通信周期包括所述接收时间窗口与休眠时间窗口；
基于所述时隙分配信息向所述蓝牙接收设备发送数据包，以使得蓝牙接收设备在所述接收时间窗口接收到所述数据包，其中，所述蓝牙接收设备在所述接收时间窗口处于工作状态且在所述休眠时间窗口处于休眠状态。
11.一种降低蓝牙接收设备功耗的方法，其特征在于，应用于蓝牙接收设备，所述方法包括：
在接收到时钟同步通信设备下发的第一同步信息后，向所述时钟同步通信设备发送确认信息，其中，所述第一同步信息包括通信周期、时隙分配信息以及接收时间信息，所述接收时间信息包括接收时间窗口，所述通信周期包括所述接收时间窗口与休眠时间窗口，所述蓝牙接收设备在所述接收时间窗口处于工作状态且在所述休眠时间窗口处于休眠状态，所述蓝牙发送设备在接收到所述第一同步信息后基于所述时隙分配信息向所述蓝牙接收设备发送数据包；
在所述接收时间窗口接收所述数据包。
12.一种时钟同步通信设备，其特征在于，包括互相连接的存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，用于实现权利要求1-9中任一项所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
13.一种蓝牙发送设备，其特征在于，包括互相连接的存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，用于实现权利要求10所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
14.一种蓝牙接收设备，其特征在于，包括互相连接的存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，用于实现权利要求11所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
15.一种定位系统，其特征在于，包括时钟同步通信设备、蓝牙发送设备以及蓝牙接收设备，所述时钟同步通信设备与所述蓝牙发送设备以及所述蓝牙接收设备连接，用于向所述蓝牙发送设备以及所述蓝牙接收设备下发同步信息，以使得所述蓝牙发送设备与所述蓝牙接收设备进行通信。
16.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时，用于实现权利要求1-11中任一项所述的降低蓝牙接收设备功耗的方法。
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