CN1221085C - 路灯杆蓝牙地理定位技术与装置 - Google Patents

Abstract

路灯杆蓝牙地理定位技术与装置是一种利用城市内沿道路布设最规则，布网密度高的路灯杆作为固定目标，集成蓝牙收发器，实现移动目标的定位、导航，其装置是在路灯杆上集成蓝牙收发器、数据处理器和扩频通信模块，其方法是蓝牙收发器不断发送路灯杆的位置信息，移动目标根据这些信息进行定位，同时数据处理器将蓝牙收发器接收到的移动目标信息和路灯杆基础信息通过路灯线发送给管理中心，系统的抗干扰性强，可靠性高，成本比较低。

Description

路灯杆蓝牙地理定位技术与装置

一、技术领域：

本发明是一种利用城市内沿道路布设最规则，布网密度最大的路灯杆作为固定目标，利用蓝牙技术短距离无线通信的特点，将蓝牙通信技术应用于地理定位的方法，属于地理定位信息技术领域。

二、背景技术：

地理位置信息获取可分为间接自主定位方式、直接自主定位方式和远程定位方式三种。间接自主定位方式是采用GPS与GSM或CDMA相集成来实现的。移动目标通过GPS接收机直接测定地理位置，而移动目标的监控中心要获得此定位信息则需要通过无线(通常是短消息通道)进行信息传输。直接自主定位方式是移动目标直接接收周围基站(固定目标)的信息，进行适当的信号参数测量，并利用这些参数求解自主得到移动目标的地理位置。远程定位方式是移动目标发出的信号被一个或多个远程基站接收并测量参数，测量结果被送往导航定位监控中心进行运算，求解出移动目标的位置。

间接自主定位方式和远程定位方式的出于常出现通信延时，使得系统的定位精度降低，实用性受影响，而且其通信费用较高。而直接自主定位方式，移动目标监控中心又不能获得移动目标的定位信息。

三、发明内容：

本发明的目的是吸收按自主定位方式、直接自主定位方式和远程定位方式的优点，利用城市内沿道路布设最规则，布网密度最大的路灯杆作为固定目标，利用蓝牙技术短距离无线通信的特点，将蓝牙器件集成在路灯杆上，形成用于移动目标自主定位的的固定目标，用路灯线网络进行路灯杆与监控中心之间的信息传输。提供一种成本低、定位精度高、可靠性好的，固定目标地理定位装置及基于路灯线的信息传输接口方法。

本发明的路灯杆蓝牙地理定位技术与装置是利用城市内沿道路布设最规则，布网密度最大的，具有已知地理坐标X、Y的路灯杆作为固定目标，在路灯杆上集成蓝牙收发器、数据处理器、存储器和扩频通信模块。

在城市道路上，每隔35～40m，就有分布非常规则的路灯杆系统，通过实际测量，或直接从城市大比例尺的地图上可以获得每个路灯杆的地理坐标，将路灯杆编码及其地理坐标作为路灯杆的基础信息，固化在蓝牙收发器的闪存内。

路灯杆上的蓝牙收发器不断发送路灯杆的基础信息，同时不断接收在其蓝牙收发器通信范围内的移动目标的各种信息。数据处理器对接收到的移动目标的信息和固定目标的信息，以及来自监控中心的信息进行处理，确定哪些移动目标、何时位于蓝牙收发器通信范围内，并实时将接收到的移动目标的信息和路灯杆基础信息等，以扩频通信方式，通过有线数据接口(调制解调器)经路灯线向移动目标上传送数据，接收来自移动目标监控中心的信息。

本发明的优点在于：

1.无需专门布设固定目标。根据建设部城市道路路灯建设标准，道路上路灯杆之间的杆距一般为35m，特殊情况下为40m，分布规则、密度高，以此作为直接主动定位的固定目标。路灯有线网络覆盖范围广，各路灯线路开关站与路灯控制中心已经建立有线或无线通信网络，可以借助这一已经形成的网络进行路灯杆与移动目标监控中心之间的信息传输。

2.实施价格低廉。目前，蓝牙芯片的价格在几十至一百多元之间，据预测不久其价格会降到50元以下，可能更低，到30元，这将为蓝牙技术的大规模推广应用扫除经济障碍。而提供的电力有线通信接口，采用路灯系统网络，使得通信成本大为降低，系统一当建成，其维护和维持成本也比较低。

3.定位精度高。蓝牙收发器的无线收发器的输出功率为1～100毫瓦，发送与接收的范围为10～100m，这一特点决定了对移动目标的定位精度在100m范围内。

4.全球共享的通信频段，系统的通用性好。蓝牙技术采用全球共享的频段(2.4GHz)和跳频扩谱技术，其抗干扰性强，所发射的功率为mW级，属于微功力，对其他系统不产生干扰，也不要求特别的保护。在移动目标和固定目标之间采用蓝牙技术进行地理定位与信息传输不需要向无线电管理部门专门申请频道。

5.增加了地理定位信息的安全性。由于固定目标的地理定位可采用地方、区域的独立坐标系，一定意义上地理定位信息安全性。

四、附图说明：

图1为路灯杆蓝牙地理定位装置示意图

图2为路灯杆蓝牙地理定位装置原理图

五、具体实施方案：

路灯杆蓝牙地理定位装置由路灯杆(U₁)、蓝牙收发器(U₂)、数据处理器(U₃)、存储器(U₄)和扩频通信模块(U₅)组成。蓝牙收发器(U₂)为ROK101 007，发射功率2.5mW，距离30～40m。数据处理器(U₃)为87C51；存储器(U₄)由数据存储器(U_4-1)SRAM6264、程序存储器(U_4-2)62256、缓存(U_4-3)74HC373组成；扩频通信模块(U₅)由扩频通信器件(U_5-1)STEL-2000A、数模模数转换模块(U_5-2)、数据收发模块(U_5-3)组成。

蓝牙收发器(U₂)内部的闪存固化了路灯杆的基础信息，包括路灯杆编号、地理坐标X、Y，以及蓝牙收发器(U₂)的通信距离信息。蓝牙收发器(U₂)的ANT脚与天线相连，蓝牙收发器(U₂)ROK101 007上的TXD、RXD脚与数据处理器(U₃)87C51的对应的RXD、TXD脚相连。数据处理器(U₃)87C51的P_2.0～P_2.7脚与程序存储器(U_4-2)62256的A₈～A₁₅脚相连。数据处理器(U₃)87C51的P_0.0～P_0.7脚与缓存(U_4-3)74HC37的Din₀～Din₇脚、数据存储器(U_4-1)SRAM6264的A₀～A₇脚、扩频通信器件(U_5-1)STEL-2000A的ADDR₀～ADDR₇的脚相连。数据存储器(U_4-1)SRAM6264的D₀～D₇脚与缓存(U_4-3)74HC373的Dout₀～Dout₇的脚及扩频通信器件(U_5-1)STEL-2000A的DATA₀～DATA₇的脚相连。扩频通信器件U_5-1(STEL-2000A)的RXIIN、TXIOUT脚分别与数模/模数转换器(U_5-2)的A/D、D/A脚相连。数模/模数转换器(U_5-2)的LPF脚分别与收发模块的脚对应连接。数据收发模块(U_5-3)收发放大器通过变压器耦合与路灯线路相连。

蓝牙收发器(U₂)不断发送路灯杆(U₁)的基础信息，包括路灯杆(U₁)编号、地理坐标X、Y，以及蓝牙收发器(U₂)通信距离，在需要时发送监控中心的信息，同时接收来自移动目标的信息。数据处理器(U₃)与存储器(U₄)用于存储与处理来自移动目标管理中心以及移动目标发来的信息。扩频通信模块(U₅)实现与路灯线有线通信。

Claims (3)

1.一种路灯杆蓝牙地理定位装置，由路灯杆(U₁)、蓝牙收发器(U₂)、数据处理器(U₃)、存储器(U₄)和扩频通信模块(U₅)组成，其特征在于在沿道路两侧、道路中央分布的路灯杆(U1)上集成蓝牙收发器(U₂)，利用蓝牙技术短距离无线通信的特点，一方面接收移动目标发送来的移动目标的信息，并将此信息与路灯杆基础信息一同通过路灯线发送给管理中心，另一方面用已知的路灯杆(U₁)的地理位置来确定移动目标的地理位置。

2.根据权利要求1所述的路灯杆蓝牙地理定位装置，其特征在于路灯杆(U₁)具有已知的地理坐标X、Y，在蓝牙收发器(U₂)的闪存中固化了路灯杆的基础信息，包括路灯杆编号、地理坐标X、Y。

3.根据权利要求1所述的路灯杆蓝牙地理定位装置，其特征在于由扩频通信器件(U_5-1)、数模/模数转换模块(U_5-2)、数据收发模块(U_5-3)组成的扩频通信模块实现与路灯线路的通信连接。