CN114339594A - 基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置。该方法包括如下步骤：一：预装APP；二：初始化；三：各模组进入休眠静默状态；四：场景识别:MUC指令传感器检测场景状态，场景包括静止和运动状态，当传感器检测为静止状态时，传感器周期性休眠唤醒检测判断是否变化；五：蓝牙模块判定信标：当识别为运动时，蓝牙模块唤醒扫描信标，以判断信标是否失效；六：蓝牙模块定位数据采集：当信标有效，采集信标数据，由NBIOT模组将数据传送至云平台；七：蓝牙模块连接手机APP读取GPS数据：信标判定失效，蓝牙模块连接手机蓝牙APP读取GPS定位数据，由NBIoT模组将数据传至云平台；本发明可最大限度保证设备处于超低功耗模式，显著降低功耗，延长电池使用寿命。

Description

基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置

技术领域：

本发明涉及室内外无线定位技术领域，尤其涉及基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置。该方法及系统能够显著的降低功耗以及优化室内定位精度不准，成本过高的问题。

背景技术：

定位服务广泛应用于通讯、工程、救援等方面，目前市场上采取的主流定位方式是卫星定位和信标位置定位，定位信息随时上传到控制中心，分为信息存储和信息上传，定位装置一般通过充电电池供电，现有技术的定位装置的待机时间比较短一般待机时间只有3-5天按按照每天24小时算只能工作120个小时左右，由于待机时间短，给使用带来不便。

市场迫切需要定位装置待机时间短的问题，由于移动定位装置的结构比较小，充电电池的大小不能随意增加，因此不能靠增加充电电池来延长定位装置的供电时间。现阶段有定位胸卡与当前使用技术类似，但是一般常见的都是设备内置GPS定位模块用GPRS作为广域网通讯，利用GPS卫星定位和GPRS远距离数据传输实现定位功能。但是目前2G已经逐渐进入退网阶段，随时会面临无法使用风险，4G功耗和通讯成本又高，而且都是内置的GPS定位模块在通讯层功耗高和成本高的同时又加大的设备总的功耗和成本，取而代之的是我们新的基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置，使用BLE5.0蓝牙模块定位，无线通讯模块NBIoT通讯技术；

使用基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置，通过蓝牙模块获取手机GPS数据，减去了设备内置的GPS模块，大幅度简单成本的同时设备待机从现有技术待机的3-5天提高到2-3个月。有效的提高了使用者的便利性和各方面的定位场景的应用。

人员范围定位，人员范围定位采用的是人员佩戴超低功耗蓝牙信标，使用信标广播人员ID，网关通过扫描周围的蓝牙信标来判定人员是否在网管附近，此种方式无法精确制导人员在某个位置，仅能判定人员距离网关位置远近，属于范围定位，对人员范围分布可以做一定的管理，但是由于蓝牙通讯穿透能力弱，因此周围一旦环境变化，或者有遮挡，所能覆盖的范围会急剧缩减。

发明内容：

本发明的目的是在于提供了一种涉及基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法。

本发明的另一目的是在于提供了一种涉及基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位装置。

基于现有技术存在的问题，本发明人提出了延长定位装置待机时间降低成本的构想。本发明构思是：蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位：按照蓝牙模组和NBIoT通讯模组设置的工作周期，NBIoT通讯模组向平台发送采集数据，如果平台需要下行发送指令，需要等待NBIoT通讯模组周期(T)唤醒才能响应，响应延时根据发送周期决定。

本发明的技术解决方案如下：

基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：手机预装APP并打开蓝牙开放权限；

步骤二：设备初始化；

步骤三：各模组进入休眠静默状态；

步骤四：场景状态识别:由主控单片机(简称MUC)指令传感器检测场景状态，场景状态包括静止状态和运动状态，当传感器检测为静止状态时，传感器芯片周期性休眠唤醒检测，判断状态是否变化；

步骤五：蓝牙模块扫描判定信标：当场景识别为运动状态时，蓝牙模块唤醒扫描蓝牙信标，以判断场景标定的蓝牙信标是否失效；

步骤六：蓝牙模块定位数据采集：当场景标定的蓝牙信标有效，采集场景标定的蓝牙信标数据，由NBIOT通讯模组将定位数据传送至云平台；

步骤七：蓝牙模块连接手机蓝牙APP读取GPS数据：场景标定的蓝牙信标判定失效后，蓝牙模块连接手机蓝牙APP读取采集手机里的GPS定位数据，并由NBIoT通讯模组将GPS定位芯片定位数据传送至云平台；

优选的，所述的场景状态识别，还包括传感器芯片状态分析以进行设备状态分析，需要对传感器芯片做超低功耗配置，然后利用惯性测量单元(IMU)进行数据选择，行为分析，数据提交至平台，规划业务，提供服务。

优选的，该主控单片机(MCU)的工作，模拟量采集(ADC)-电量分析，采用了滤波算法，如果低电量会有闪烁灯提示使用者，另外会向平台定期做电量数据提交，用于数据业务推送，电量预警服务。

优选的，所述的蓝牙模块扫描判定信标是由BLE5.0蓝牙模块扫描场景标定的蓝牙信标，由NBIoT通讯模组将数据同步平台。

优选的，所述的设备初始化，包括：NBIoT通讯模组功能初始化、蓝牙模块功能初始化、传感器芯片初始化、模拟量采集(ADC)-电量采集初始化、MCU(主控单片机)初始化，获取响应平台配置参数，最后保持传感器芯片工作，MUC(主控单片机)、NBIOT通讯模组、蓝牙模块均处于关闭状态。

优选的，所述的蓝牙模块定位数据采集包括：还包括设备状态监测：MCU(主控单片机)工作，传感器芯片工作以用于检测设备的运动状态或静止状态；基于设备是否处于场景标定的蓝牙信标覆盖范围，如果是非场景标定的蓝牙信标覆盖范围，则使用蓝牙模块连接手机蓝牙APP互联采集GPS数据，如果是在场景标定的蓝牙信标覆盖范围则使用场景标定的蓝牙信标标定的位置相关信息。

根据本发明的另一方面，还提供了蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位装置，包括：蓝牙模块，当场景识别为运动状态时启动，用于扫描蓝牙信标，以判断场景标定的蓝牙信标是否失效；当场景标定的蓝牙信标有效，提交场景标定的蓝牙信标定位数据给NBIoT通讯模组后上传至云平台；GPS定位：当场景标定的蓝牙信标失效时，蓝牙模块扫描连接手机蓝牙APP获取手机GPS定位数据通过NBIoT通讯模组上传至云平台；传感器芯片，受MCU控制主要用于监测场景状态，场景状态包括静止状态和运动状态；以及当场景识别为静止状态时，传感器芯片周期性休眠唤醒检测，判断状态是否变化；NBIoT通讯模组：用于响应平台并上传存储定在MCU(主控单片机)的定位数据，将定位数据传送至云平台；MCU(主控单片机)：与蓝牙芯片、传感器芯片以及NBIoT通讯模组相连，用于控制整个超低功耗综合定位服务的装置的工作模式。

优选的，在上述蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位装置中，超低功耗综合定位服务的装置的工作模式包括：周期深度睡眠模式：按照NBIoT通讯模组设置的工作周期，NBIoT通讯模组向平台发送采集数据，如果平台需要下行发送指令，需要等待NBIoT通讯模组周期唤醒才能响应，响应延时根据NBIoT通讯模组发送周期决定；周期轻度睡眠模式：按照NBIoT通讯模组设置的工作周期，NBIoT通讯模组向平台发送采集数据，发送完毕NBIoT通讯模组进入轻度睡眠模式，此时可以间歇性的响应平台下行指令；应急模式；出现紧急情况时，平台向NBIoT通讯模组发送下行指令，NBIoT通讯模组需要等待下个周期唤醒接受指令，进入应急模式。

优选的，在蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位装置中，还包括电源管理芯片。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

常见的都是设备内置WIFI模块和GPS定位模块用GPRS作为广域网通讯，室内是利用WIFI模块扫描搜救周边IP信号获取定位，室外用GPS模块搜卫星获取定位通过GPRS远距离数据传输实现定位功能，本发明采用的是BLE5.0蓝牙模块就可实现室内外的定位位置配合NBIOT传输实现定位功能，相比下本发明降低了定位装置的功耗，增加了定位装置的待机时间，同时装置减去GPS模块采用蓝牙获取手机的混合定位方式，提高室外定位精度的同时也降低了使用成本，并且采样了低成本广覆盖的NBIoT通讯技术，较现有的2G、4G等通讯都有优势；将蓝牙模块和NBPIOT很好的融合在一起，很好解决了在现有技术中待机时间短和室内外定位精度的问题，更加符合在各行业在定位领域上的实用性，解决了在大规模人员管理难上的，效率的低，无法精细化的问题，赋能智慧养老、智慧社区、智慧工厂、智慧工地、智慧医疗等的建设。

附图说明

图1本发明的超低功耗综合定位服务装置的各模块方框图；

图2本发明的模拟量采集(ADC)电量预警模式步骤图；

图3本发明的微机电系统(MEMS)行为分析本地模式方框图；

图4本发明的传感器状态分析本地模式步骤图；

图5本发明BLE5.0蓝牙芯片模式流程图；

图6本发明的实施安装部署流程图；

图7本发明的蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法流程方框图；

图8本发明的超低功耗综合定位服务的方法的终端运行流程图；

图9本发明方法的软件流程方框图；

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本发明进行详细说明，

如图1所示，本发明的装置包括：电源管理芯片、MCU(主控单片机)、传感器芯片和BLE5.0蓝牙模块及NBIoT通讯模组，其中电源，采用了静态功耗10μA以内的低压差线性稳压器(LDO)驱动，使整个装置内耗处于一个非常低的水平。电源参数如表1所示。

表1：电源参数表

MCU(主控单片机):与蓝牙芯片、传感器芯片以及NBIoT通讯模组相连，用于控制整个超低功耗综合定位服务的装置的工作模式。支持进入深度睡眠模式S0(需要外围传感器芯片或者BLE5.0蓝牙芯片来唤醒)；周期唤醒浅度睡眠模式S1，此睡眠模式无需外接干预自己可以周期性唤醒；需要工作处理业务数据时，进入活动状态S2；功耗描述：S0<S1<S2 S0可以使单片机进入消耗电流在100nA级别睡眠，S1可以进入1μA级别睡眠模式，并且支持自动唤醒；S2单片机处于活动状态，功耗8mA左右。

BLE5.0蓝牙模组：作为超低功耗的唤醒源，蓝牙模组在室内主要通过扫描范围是否存在场景标定蓝牙的信标来定位，主要是环境部署的蓝牙信标起到定位作用,在室外蓝牙模组通过连接手机蓝牙，从手机APP获取到GPS数据后通过蓝牙回传到MCU。蓝牙模组休眠模式可以在2μA以内，工作扫描蓝牙信标时会持续4mA左右电流；蓝牙模组一直持续处于低功耗工作模式休眠3s—扫描1s—休眠3s—扫描1s；如果无需使用，则直接进入关断模式。场景标定蓝牙的信标作为另外一种技术手段主要是用于GPS信号无法覆盖区域，例如室内，在室内部署标定蓝牙的信标，BLE5.0蓝牙芯片通过扫描标定蓝牙的信标来获取标定的信标位置作为当前设备位置的参考依据。

传感器芯片：受MCU(主控单片机)控制主要用于监测场景状态，场景状态包括静止状态和运动状态，以及检测设备状态，静止或者运动，以及其它行为，传感器芯片仅在单模式工作，周期性监测状态，此模式电流在100μA左右；如果不适用则入关断模式。传感器芯片作为状态识别的手段，不仅仅可以识别运动模式，更多可以实现行为分析，在不到1mA电流的情况下就可以持续工作，并输出行为分析数据，来判断是否需要启动其它模组工作，例如，如果设备剧烈震动，此时就会激活GPS定位芯片以及NBIoT通讯模组工作，上报平台当前的状态位置。

NBIoT通讯模组：用于响应平台存储定位数据，将定位数据传送致云平台。NBIoT通讯模组包括NB通讯芯片：NB通讯工作模式：持续电流维持在150mA左右，视当地运营商覆盖不同，基站信号覆盖有波动；如果无需使用，则直接进入关断模式。其中，NB特征如下表所示。

表2：NB特征表

其中，MCU(主控单片机)作为整个超低功耗定位装置控制中心，BLE5.0蓝牙和传感器也作为控制中心唤醒源，这两个唤醒源有同样的优势，自身工作功耗非常低，可以在μA级别电流工作。

图7为本发明的超低功耗综合定位服务的方法的终端运行流程图，描述了各个模块之间如何配合，主要包括以下步骤：

步骤一、手机预装APP S1：使用者手机装APP，开放获取APP权限如：蓝牙、GPS等。

步骤二、设备初始化S2：包括：NBIoT通讯模组功能初始化、蓝牙模组功能初始化、传感器芯片初始化、模拟量采集(ADC)-电量采集初始化、MCU(主控单片机)初始化，获取响应平台配置参数，最后保持传感器工作，MCU(主控单片机)、NBIOT通讯模组、BLE5.0蓝牙模组均处于关闭状态；

其中NBIoT通讯模组功能初始化：主控单片机工作，激活NBIoT通讯模组，NBIoT时间与服务器时间同步，

BLE5.0蓝牙模组功能初始化：确保BLE5.0蓝牙模组相关设置参数生效，并且功能正常，以及进入超低功耗工作模式；

传感器芯片初始化：主控单片机工作，传感器芯片初始化确保传感器芯片惯性测量单元(IMU)配置成功，以及进入超低功耗工作模式；图3是本发明微机电系统(MEMS)-行为分析本地模式方框图，实现了如何在保障功能的情况下实现超低功耗，包括行为曲线预置，预警参数繁殖(硬件下线阈值平台阈值)，数据采集，数据提交，业务推送。图4为本发明平台模式方框图，包括传感器参数设置，传感器数据采集，数据提交平台，平台传感器数据分析，业务推送。

模拟量采集(ADC)-电量采集初始化：主控单片机工作，模拟量采集(ADC)-电量采集数据初始化。图2是本发明的模拟量采集(ADC)-电量预警模式方框图，如图2所示，在保障功能的情况下实现超低功耗，通过实验室数据将电池曲线预置到装置中，并且此曲线是可以动态下发的，具体包括：电池曲线预置，预警参数繁殖(硬件下线阈值平台阈值)，电量采集，数据提交，业务推送。

MUC初始化：MCU(主控单片机)工作；

获取平台配置参数：MCU(主控单片机)工作，NBIoT通讯模块与平台通讯：

最后保持传感器芯片工作，MCU(主控单片机)、NBIOT通讯模组、BLE5.0蓝牙芯片均处于关闭状态。

步骤三、进行场景识别S3：由主控单片机指令运动传感器芯片检测场景状态，场景状态包括静止状态和运动状态；

步骤四、BLE5.0蓝牙模组休眠S4：当场景识别为静止状态时，传感器芯片周期性休眠唤醒检测，判断状态是否变化；

步骤五、扫描蓝牙信标S5：当场景识别为运动状态时，启动蓝牙模组，扫描蓝牙信标，以判断场景标定的蓝牙信标是否失效；

步骤六、定位数据采集S6：当场景标定的蓝牙信标失效，蓝牙模组停止扫描场景标签，连接手机蓝牙，手机APP采集GPS定位芯片定位数据，数据通过蓝牙发送至MCU(主控单片机)存储采集的GPS定位芯片定位数据；

步骤七、定位数据采集S7：当场景标定的蓝牙信标有效，采集蓝牙芯片定位数据，提交场景标定的蓝牙信标定位数据给MCU(主控单片机)；

步骤八、传送定位数据S8：响应平台存储定位数据和蓝牙芯片定位数据，由NBIoT通讯模组将定位数据传送至云平台。

本发明的蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置还包括：

设备状态监测：MCU(主控单片机)工作，传感器芯片工作以用于检测设备状态。传感器芯片主要用于检测设备的运动状态或静止状态，以及其它一些业务行为分析，例如碰撞，跌落等。基于设备是否处于场景标定的蓝牙信标覆盖范围，如果是非场景标定的蓝牙信标覆盖范围，则蓝牙模块连接手机蓝牙获取GPS定位，如果是在场景标定的蓝牙信标覆盖范围则使用场景标定的蓝牙信标标定的位置相关信息；

传感器芯片状态分析：传感器芯片工作进行设备状态分析，需要对传感器芯片做超低功耗配置，然后利用惯性测量单元(IMU)进行数据选择，行为分析，数据提交至平台，规划业务，提供服务；只有这些设备处于长期休眠才能最大化降低产品功耗，拉长产品使用时间，并且由于有运动传感器芯片的监测，保证了业务关键点不断点，可以持续提供人员关键位置轨迹信息用于平台数据服务；设备处于长期休眠状态，在休眠状态下只有传感器芯片会监测运动静止状态，到了平台指定蓝牙模块唤醒周期，才会全性能模式工作提交相关位置信息以及设备状态数据；

蓝牙模块定位：MCU(主控单片机)工作，蓝牙模块进入蓝牙基站工作模式，进行场景标定的蓝牙信标搜寻并判断是否有效，蓝牙信标有效：数据存储至MCU(主控单片机)后提交至云平台；蓝牙信标失效：蓝牙模块退出蓝牙基站工作模式，进入长连接收发数据工作模式，扫描连接手机APP蓝牙成功后获取GPS定位数据，数据通过蓝牙模块存储至MCU(主控单片机)提交至云平台；

模拟量采集(ADC)电量分析：MUC(主控单片机)工作，模拟量采集(ADC)电量分析。超低功耗定位装置做电量采集，此处采用了滤波算法，确保电量采集准确。终端采集电量数据后，如果低电量会有闪烁灯提示使用者，另外会向平台定期做电量数据提交，用于数据业务推送，电量预警服务；

BLE5.0蓝牙模块搜寻场景标定的蓝牙信标实现蓝牙定位，实施安装部署；其中图5是BLE5.0蓝牙芯片主控模式流程图，如图5所示，蓝牙场景标签1、2、3、4安装在场景内的不同位置，通过NB通讯连接至云平台服务。由BLE5.0蓝牙模块扫描场景标定的蓝牙信标或者手机APP然后唤醒NBIoT通讯模组，数据同步平台，来实现整个数据业务，这样有利于产品功耗降低，并且可以保证每个终端与平台的实时性。

图6为本发明实施安装部署流程图，详细描述了蓝牙定位功能如何实施部署，包括：

1)手机APP预装：手机安装指定APP软件，开放APP相关权限。

手机预装APP软件为定位设备应用时能够获取到手机GPS定位数据。

2)场景标签安装部署：标签安装部署，标签场景标定(通过手机APP，直接对标签场景定义做修改调整)。

此处蓝牙信标采用免维护蓝牙信标，一般可以维持3年使用，无需更换，成本低，1.5s广播一次位置信息，蓝牙信标的安装部署主要用在GPS信号无法覆盖区域，例如有遮挡区域，楼层内等等；具体流程图如下：蓝牙信标ID获得，场景信息录入，场景信标关联，关联信息提交平台

3)NB设备检测运行：获取平台配置信息(默认配置运行如未获取)，异常传感器数据监测，场景数据识别。

当设备信息录入，绑定完成后，就可以进入正式使用阶段了，所有信息都是通过NB超低功耗装置同步至平台，平台通过数据分析呈现不同的业务；

4)NB设备运维：NB设备充电管理，NB设备绑定管理变更，NB设备维修鉴定。

在运营过程中，设备具备充电预警服务，一旦电量低会提醒使用者，对设备做充电管理；如果该设备更换人员使用，同样可以采用设备绑定的流程，再次更换人员使用；如果在使用过程中，设备出现故障，通过查询该装置的本地留存诊断信息，判断是否为认为损坏，来进行售后维修流程；

其中，本发明蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置的工作模式包括：

周期深度睡眠模式：按照NBIoT通讯模组设置的工作周期，NBIoT通讯模组向平台发送采集数据，如果平台需要下行发送指令，需要等待NBIoT通讯模组周期唤醒才能响应，响应延时根据NBIoT通讯模组发送周期决定，例如NBIoT通讯模组周期发送数据至平台时间设置为30分钟，30分节点发送数据至平台，发送完毕就会NBIoT通讯模组进入深度睡眠，再接下来的30分钟内NBIoT通讯模组无法接受平台下行指令的，只有等待到下一周期唤醒才能响应平台发送的指令，也就是说，发送指令，设备响应平台的时间是0～30分钟；

周期轻度睡眠模式：按照NBIoT通讯模组设置的工作周期，NBIoT通讯模组向平台发送采集数据，发送完毕NBIoT通讯模组进入轻度睡眠模式，此时可以间歇性的响应平台下行指令，响应延时低，手机获取验证码，会根据运营商服务有所延时，但是延时会大大降低；

应急(实时)模式；出现紧急情况时，平台向NBIoT通讯模组发送下行指令，NBIoT通讯模组需要等待下个周期唤醒接受指令，进入应急模式。蓝牙模块和NBIoT通讯模组进入实时工作状态NBIoT通讯模组实时向平台发送数据，实现实时定位。但功耗会增加。工作模式对比如表3所示。

表3：工作模式对比

模式	平台响应	设备功耗
				深度睡眠模式	延迟视睡眠周期而定	超低
轻度睡眠模式	具备及时响应能力	低
				应急(实时)模式	实时响应	较高

可以根据客户需求来调整，参数设置上的差异，并非硬件差异。

图8本发明的超低功耗综合定位服务的方法的终端运行流程图，如图8所示，包括：

首先，设备初始化，其中，NBIoT通讯模组与服务器时间同步，BLE5.0蓝牙芯片功能初始化、运动传感器芯片初始化；

随后，所有模组进入休眠；

进行场景识别：由运动传感器芯片进行场景识别，BLE5.0蓝牙芯片扫描分析；

若场景识别为静止状态则返回至所有模组进入休眠状态；若场景识别为运动状态，则BLE5.0蓝牙芯片扫描数据分析，若场景标定的蓝牙信标失效/蓝牙获取手机GPS数据失效，则蓝牙模块周期性休眠唤醒检测状态，响应平台指令下发；若场景标定的蓝牙信标有效/蓝牙获取手机GPS数据有效，则周期性地提交场景标定的蓝牙信标定位数据，响应平台指令下发；若场景标定的蓝牙信标失效/蓝牙获取手机GPS数据失效，则周期性地提交采集到的GPS定位数据，响应平台指令下发；若场景标定的蓝牙信标有效/蓝牙获取手机GPS数据失效，则周期性地提交场景标定的蓝牙信标定位数据，响应平台指令下发。

图9为本发明方法涉及的软件流程图，细描述了软件流程实现图，详细描述了所有模块的工作状态以及功耗优化；以及产品功能的完整实现。软件流程图包括：

1.程序自检：程序自检主要有以下几项：NB通讯是否正常；设备ID是否可以正常识别；电量是否可用；传感器、蓝牙模块是否正常；

2.建立设备故障码：

01：表示蓝牙事件(功能默认关闭)；

03：SENSOR事件(传感器监测默认开启，作为设备持续唤醒源)；

04：NB事件(NB通讯默认关闭)(在获取服务器平台配置参数信息是开启，平常为了降低功耗，始终保持关断，避免过多的电量消耗)；

3.位置信息获取：

该图详细描述了GPS定位与蓝牙定位是如何获取到的，什么情况下获取GPS定位，什么情况下获取蓝牙定位，防止两者同时使用拉高功耗。

如图9所示，具体包括以下流程：

开始后，设备初始化S2，首先获取设备ID(等待，业务等常亮)，模组(设备)初始化，包括：设备故障码初始化；设备服务时间码(1个字节，8个事件)；电源管理芯片初始化；电源管理芯片初始化；传感器芯片初始化，传感器芯片参数设置，成功后进入更新设备故障码进入循环；BLE5.0蓝牙模块功能初始化，BLE5.0蓝牙模块协议栈初始化，成功后进入更新设备故障码进入循环；NBIoT通讯模组功能初始化，波特率/参数初始化，成功后进入更新设备故障码进入循环；

检测电量是否过低，若是电量灯常亮，其余模组进入低功耗状态；若否进入更新设备故障码进入循环；

传感器运动静止场景识别S4，从设备故障码进入循环进入传感器芯片(检测设备)状态静止或运动；蓝牙模块扫描场景信标S5，若处于运动状态蓝牙模块进入基站工作模式扫描场景标定的蓝牙信标，如有进行采集数据提交；扫描连接手机蓝牙APP获取GPS定位数据S6，若无蓝牙模块退出基站工作模式进入收发数据工作模式检测连接手机是否成功；蓝牙定位数据采集S7，成功获取手机GPS定位进行定位数据提交，连接手机失败上报状态数据提交，设备上传数据成功进入休眠模式进入周期性循环。休眠唤醒时间间隔可设置。

实验数据

表4：本发明的方法的实验数据

如表4所示：将12台设备充满电(1200mA),配置上报数据时间为5分钟，在室外不同环境中测试，待机时间最长为设备名称5516，待机时间总长为400小时，上报数据条数为4800条，待机时间最短的设备名称5673，待机时间总长为303小时，上报数据条数为3636条；此次测试的12台设备去掉待机时间最长及最短的5616和5673设备。取剩余10台设备的待机时间平均值为342小时。通过此次试验得出的数据证实本发明的超低功耗综合定位服务的方法降低了定位装置的功耗；从现有技术上待机时间的120小时增加到342小时，大幅度的增加定位装置的待机时间；提高了定位精度。将蓝牙模块和NBPIOT很好的融合在一起，很好解决了在现有技术中待机时间短以及室内外定位精度的问题。

以上说明是依据发明的构思和工作原理的最佳实施例。上述实施例不应理解为对本权利要求保护范围的限制，依照本发明构思的其他实施方式和实现方式的组合均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，包括如下步骤：

步骤一：手机预装APP并打开蓝牙开放权限；

步骤二：设备初始化，包括：NBIoT通讯模组功能初始化、蓝牙模块功能初始化、传感器芯片初始化、模拟量采集(ADC)-电量采集初始化、MCU(主控单片机)初始化，获取响应平台配置参数，最后保持传感器芯片工作，MUC(主控单片机)、NBIOT通讯模组、蓝牙模块均处于关闭状态；

步骤三：各模组进入休眠静默状态；

步骤四：场景状态识别:由主控单片机指令传感器检测场景状态，场景状态包括静止状态和运动状态，当传感器检测为静止状态时，传感器芯片周期性休眠唤醒检测，判断状态是否变化；

步骤五：蓝牙模块扫描判定信标：当场景识别为运动状态时，蓝牙模块唤醒扫描蓝牙信标，以判断场景标定的蓝牙信标是否失效；

步骤六：蓝牙模块定位数据采集：当场景标定的蓝牙信标有效，采集场景标定的蓝牙信标数据，由NBIOT通讯模组将定位数据传送至云平台；

步骤七：蓝牙模块连接手机蓝牙APP读取GPS数据：场景标定的蓝牙信标判定失效后，蓝牙模块连接手机蓝牙APP读取采集手机里的GPS定位数据，并由NBIoT通讯模组将GPS定位芯片定位数据传送至云平台。

2.根据权利要求1所述的基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，包括如下步骤四、场景状态识别，还包括传感器芯片状态分析以进行设备状态分析，需要对传感器芯片做超低功耗配置，然后利用惯性测量单元(IMU)进行数据选择，行为分析，数据提交至平台，规划业务，提供服务。

3.根据权利要求1所述的基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，所述的步骤四、场景状态识别，还包括设备状态监测：主控单片机工作，传感器芯片工作以用于检测设备的运动状态或静止状态；基于设备是否处于场景标定的蓝牙信标覆盖范围，如果是非场景标定的蓝牙信标覆盖范围，则使用蓝牙模块连接手机蓝牙APP互联采集GPS数据，如果是在场景标定的蓝牙信标覆盖范围则使用场景标定的蓝牙信标标定的位置相关信息。

4.根据权利要求1所述的基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，所述的步骤四、场景状态识别，还包括传感器芯片状态分析以进行设备状态分析，需要对传感器芯片做超低功耗配置，然后利用惯性测量单元(IMU)进行数据选择，行为分析，数据提交至平台，规划业务，提供服务。

5.根据权利要求1所述的基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，所述的步骤所述的步骤四、场景状态识别，所述的MCU(主控单片机)工作，模拟量采集(ADC)-电量分析，采用了滤波算法，如果低电量会有闪烁灯提示使用者，另外会向平台定期做电量数据提交，用于数据业务推送，电量预警服务。

6.根据权利要求1所述的基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，所述的步骤五：蓝牙模块扫描判定信标具体为：在上述蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置中，由BLE5.0蓝牙模块扫描场景标定的蓝牙信标，由NBIoT通讯模组将数据同步平台。

7.根据权利要求1所述的基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，所述的步骤六：蓝牙模块定位数据采集具体为：还包括设备状态监测：MCU(主控单片机)工作，传感器芯片工作以用于检测设备的运动状态或静止状态；基于设备是否处于场景标定的蓝牙信标覆盖范围，如果是非场景标定的蓝牙信标覆盖范围，则使用蓝牙模块连接手机蓝牙APP互联采集GPS数据，如果是在场景标定的蓝牙信标覆盖范围则使用场景标定的蓝牙信标标定的位置相关信息。

8.一种蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位装置，实现权利要求1至7任意一项所述的基于蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法，包括：蓝牙模块，当场景识别为运动状态时启动，用于扫描蓝牙信标，以判断场景标定的蓝牙信标是否失效；当场景标定的蓝牙信标有效，提交场景标定的蓝牙信标定位数据给NBIoT通讯模组后上传至云平台；GPS定位：当场景标定的蓝牙信标失效时，蓝牙模块扫描连接手机蓝牙APP获取手机GPS定位数据通过NBIoT通讯模组上传至云平台；传感器芯片，受MCU控制主要用于监测场景状态，场景状态包括静止状态和运动状态；以及当场景识别为静止状态时，传感器芯片周期性休眠唤醒检测，判断状态是否变化；NBIoT通讯模组：用于响应平台并上传存储定在MCU(主控单片机)的定位数据，将定位数据传送至云平台；MCU(主控单片机)：与蓝牙芯片、传感器芯片以及NBIoT通讯模组相连，用于控制整个超低功耗综合定位服务的装置的工作模式。

9.根据权利要求8所述的蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位装置，所述的具体为：超低功耗综合定位服务的装置的工作模式包括：周期深度睡眠模式：按照NBIoT通讯模组设置的工作周期，NBIoT通讯模组向平台发送采集数据，如果平台需要下行发送指令，需要等待NBIoT通讯模组周期唤醒才能响应，响应延时根据NBIoT通讯模组发送周期决定；周期轻度睡眠模式：按照NBIoT通讯模组设置的工作周期，NBIoT通讯模组向平台发送采集数据，发送完毕NBIoT通讯模组进入轻度睡眠模式，此时可以间歇性的响应平台下行指令；应急模式；出现紧急情况时，平台向NBIoT通讯模组发送下行指令，NBIoT通讯模组需要等待下个周期唤醒接受指令，进入应急模式。

10.根据权利要求8所述的蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位装置，所述的具体为：在蓝牙模块实现室内外超低功耗高精度定位方法及装置中，还包括电源管理芯片。

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