CN206533555U - 一种无源蓝牙定位装置以及系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种无源蓝牙定位装置以及系统，无源蓝牙定位装置包括：基板上的蓝牙4.0芯片，用以将其上的低功耗蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通道发送，或者将其上的传统蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通过发送；与所述蓝牙4.0芯片电性相连的整流电路，用以将外部机械能所交换的能量进行整流后，并为所述蓝牙4.0芯片提供工作电源；以及，机械能发电装置，与所述机械能发电装置传动连接的所述触发按键，用于为机械能转换电能装置提供机械能，还用以开启所述蓝牙4.0芯片并定时分信道进行广播，所述触发按键与蓝牙4.0芯片中的低功耗蓝牙芯片的I/O口相连。本实用新型节约环保、结构简单、成本较低，可获得目前目标物所处位置。

Description

一种无源蓝牙定位装置以及系统
技术领域
本实用新型涉及蓝牙4.0标准定位领域，特别涉及一种无源蓝牙定位装置。
背景技术
蓝牙4.0标准包含两个蓝牙标准，是一个双模的标准，它包含传统蓝牙部分即经典蓝牙部分Classic Bluetooth和低功耗蓝牙部分Bluetooth Low Energy，这两个部分适用于不同的应用或者应用条件。蓝牙4.0较3.0版本更省电、低成本和跨厂商互操作性、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、AES-128加密等；蓝牙4.0可广泛用于卫生保健、体育健身、家庭娱乐、安全保障等诸多领域。通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱、计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等设备上，大大扩展蓝牙技术的应用范围。该技术拥有极低的运行和待机功耗，使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。
传统蓝牙可以用与数据量比较大的传输，如语音，音乐，较高数据量传输等，而低功耗蓝牙应用于实时性要求比较高，但是数据速率比较低的产品，比如遥控类的，如鼠标，键盘，遥控鼠标，传感设备的数据发送，如心跳带，血压计，温度传感器等。传统蓝牙有3个功率级别，Class1,Class2,Class3,分别支持100m,10m,1m的传输距离，而低功耗蓝牙无功率级别，一般发送功率在7dBm，一般在空旷距离，达到20m应该是没有问题的。所以蓝牙4.0是集成了传统蓝牙和低功耗蓝牙两个标准的，并不只是低功耗蓝牙。BLE是蓝牙低能耗的简称(Bluetooh Low Energy)，蓝牙低能耗(BLE)技术是低成本、短距离、可互操作的鲁棒性无线技术，工作在免许可的2.4GHz ISM射频频段。它从一开始就设计为超低功耗(ULP)无线技术，它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。
现有技术中的蓝牙定位装置，一部分仍然使用经典蓝牙部分实现位置定位，另一部分通过蓝牙4.0标准中的蓝牙低能耗(BLE)技术实现与智能终端的连接，从而实现位置定位，但是大多需要额外配置电池对蓝牙芯片进行供电，使用起来有所不便，另外位置定位的精确度较差。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种节约环保、结构简单、成本较低，可获得目前目标物所处位置的精确无源蓝牙定位装置。
解决上述技术问题，本实用新型提供了一种无源蓝牙定位装置，包括一基板，还包括：
设置在所述基板上的蓝牙4.0芯片，用以将其上的低功耗蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通道发送，或者将其上的传统蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通过发送，蓝牙4.0芯片专门用于位置定位解决空间定位问题，发布的信息包内带有地址位置信息。
与所述蓝牙4.0芯片电性相连的整流电路，用以将外部机械能所交换的能量进行整流后，并为所述蓝牙4.0芯片提供工作电源；
以及，一机械能发电装置，用以将其上按键的机械能转换为电源，所述机械能发电装置与所述整流电路电性相连；
与所述机械能发电装置传动连接的所述触发按键，用于为机械能转换电能装置提供机械能，还用以开启所述蓝牙4.0芯片并定时分信道进行广播，
所述触发按键与蓝牙4.0芯片中的低功耗蓝牙芯片的I/O口相连。
通过将机械能通过电磁原理转化为电能，并存储到电容内，由电容分次供电给蓝牙4.0芯片，在规定好的固定信道频率进行广播。
更进一步，所述低功耗蓝牙芯片选用DA14580、CC2540、CC2541、NRF51822、NRF8002或者CSR8811中的任意一种芯片。
更进一步，无源蓝牙定位装置还内置有与微处理器相连的GPS定位装置，用以提供地理位置信息，并通过所述蓝牙4.0芯片发射蓝牙广播消息。
更进一步，无源蓝牙定位装置还内置有与微处理器相连的一扬声器，用以发出蜂鸣声音。
更进一步，无源蓝牙定位装置还内置有与微处理器相连的一充电装置，用以提供所述微处理器的供电电源。
更进一步，无源蓝牙定位装置还内置有与微处理器相连的一三轴加速度传感器，用以监测无源蓝牙定位装置的位置变化。
基于上述本实用新型还提供了一种无源蓝牙定位系统，包括所述的无源蓝牙定位装置和无线终端，所述无线终端通过蓝牙与所述无源蓝牙定位装置通信连接。无线终端，比如是接收方的手机或移动终端有特定的程序对广播内容进行解码，获取特定格式数据，确定位置信息。
更进一步，所述无线终端为：安卓或者IOS版本的手机。
更进一步，所述无线终端配置有：BLE低功耗蓝牙芯片。
本实用新型的有益效果：
由于本实用新型中的无源蓝牙定位装置，采用蓝牙芯片4.0(BLE)无线通信协议，使得设备之间的无线通信不产生数据交互只广播，从而获得精确位置信息。
由于设置在所述基板上的蓝牙4.0芯片，用以将其上的低功耗蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通道发送，或者将其上的传统蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通过发送；与所述蓝牙芯片电性相连的整流电路，用以将外部机械能所交换的能量进行整流后，并为所述蓝牙4.0芯片提供工作电源。通过蓝牙4.0芯片，由于具备3毫秒低延迟和超长有效连接距离，使得无源蓝牙定位装置定位效果更加精确。以及，一机械能发电装置，用以将其上按键的机械能转换为电源，所述机械能发电装置与所述整流电路电性相连；与所述机械能发电装置传动连接的所述触发按键，用于为机械能转换电能装置提供机械能，还用以开启所述蓝牙4.0芯片并定时分信道进行广播，所述触发按键与蓝牙4.0芯片中的低功耗蓝牙芯片的I/O口相连，通过所述机械能发电装置可以将外力进行转化。
此外，本实用新型无源蓝牙定位装置采用机械能发电电装置为蓝牙芯片提供工作电源，从而无需电池和外加电源更加环保。
附图说明
图1是本实用新型一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图；
图2是本实用新型另一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图；
图3是本实用新型又一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图；
图4是本实用新型再一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图；
图5是本实用新型一优选实施例中的无源蓝牙定位装置示意图；
图6是本实用新型的无源蓝牙定位系统的结构示意图；
图7是本实用新型中的微处理器原理图。
具体实施方式
现在将参考一些示例实施例描述本公开的原理。可以理解，这些实施例仅出于说明并且帮助本领域的技术人员理解和实施例本公开的目的而描述，而非建议对本公开的范围的任何限制。在此描述的本公开的内容可以以下文描述的方式之外的各种方式实施。
如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”可以被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”可以被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”可以被理解为“至少一个其它实施例”。
本申请中的蓝牙4.0支持两种部署方式：双模式和单模式。双模式中低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中，或再在现有经典蓝牙技术(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆栈，整体架构基本不变，因此成本增加有限。单模式面向高度集成、紧凑的设备，使用一个轻量级连接层(Link Layer)提供超低功耗的待机模式操作、简单设备恢复和可靠的点对多点数据传输，还能让联网传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的次序，同时还有高级节能和安全加密连接。超低的峰值、平均和待机模式功耗。
图1是本实用新型一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图，本实施例中的一种无源蓝牙定位装置，包括一基板100，还包括：设置在所述基板100上的蓝牙4.0芯片2，用以将其上的低功耗蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通道发送，或者将其上的传统蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通过发送；与所述蓝牙4.0芯片2电性相连的整流电路1，用以将外部机械能所交换的能量进行整流后，并为所述蓝牙4.0芯片2提供工作电源；以及，一机械能发电装置3，用以将其上触发按键4的机械能转换为电源，所述机械能发电装置与所述整流电路1电性相连；与所述机械能发电装置传动连接的所述触发按键4，用于为机械能转换电能装置提供机械能，还用以开启所述蓝牙4.0芯片2并定时分信道进行广播，所述触发按键与蓝牙4.0芯片2中的低功耗蓝牙芯片的I/O口相连。
由于本实施例中的无源蓝牙定位装置，采用蓝牙芯片4.0(BLE)无线通信协议，使得设备之间的无线通信不产生数据交互只广播，从而获得精确位置信息。
作为本实施例中的优选，所述低功耗蓝牙芯片选用DA14580、CC2540、CC2541、NRF51822、NRF8002或者CSR8811中的任意一种芯片。其中，DA14580是Dialog公司研制的蓝牙单芯片，号称全球功耗最低是TI CC2541的四分之一，是运动手环等穿戴类电子产品的常用芯片。原理图如图7所示，其中DA14580是基于Cortex M0架构，内置ROM、OTP和RAM。其中ROM固化了大部分协议栈和操作系统(单任务)的代码实现，而OTP一次性编程则是为了降低成本，实现用户的差异化应用需求。当用户通过SPI NORFLASH引导或者直接通过JLINK下载代码到RAM进行调试后，就可以通过SmartSnippets工具下载代码到OTP。
请参考图2是本实用新型另一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图，本实用新型一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图，本实施例中的一种无源蓝牙定位装置，包括一基板100，还包括：设置在所述基板100上的蓝牙4.0芯片2，用以将其上的低功耗蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通道发送，或者将其上的传统蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通过发送；与所述蓝牙4.0芯片2电性相连的整流电路1，用以将外部机械能所交换的能量进行整流后，并为所述蓝牙4.0芯片2提供工作电源；以及，一机械能发电装置3，用以将其上触发按键4的机械能转换为电源，所述机械能发电装置与所述整流电路1电性相连；与所述机械能发电装置传动连接的所述触发按键4，用于为机械能转换电能装置提供机械能，还用以开启所述蓝牙4.0芯片2并定时分信道进行广播，所述触发按键与蓝牙4.0芯片2中的低功耗蓝牙芯片的I/O口相连。作为本实施例中的优选，还内置有与微处理器5相连的GPS定位装置6，用以提供地理位置信息，并通过所述蓝牙4.0芯片发射蓝牙广播消息。在一些实施例中，通过GPS定位装置6，可以明确得到待定位物体的位置。
请参考图3是本实用新型又一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图，作为本实施例中的优选，无源蓝牙定位装置中还内置有与微处理器相连的一扬声器7，用以发出蜂鸣声音。当无源蓝牙定位装置与手机相连时，通过扬声器7可以通过声源进行定位，便于用户进行发现。比如无源蓝牙定位装置与钥匙相连作为钥匙扣，与车锁相连作为钥匙扣等。
请参考图4是本实用新型再一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图，本实用新型一实施例中的无源蓝牙定位装置示意图，本实施例中的一种无源蓝牙定位装置，包括一基板100，还包括：设置在所述基板100上的蓝牙4.0芯片2，用以将其上的低功耗蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通道发送，或者将其上的传统蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通过发送；与所述蓝牙4.0芯片2电性相连的整流电路1，用以将外部机械能所交换的能量进行整流后，并为所述蓝牙4.0芯片2提供工作电源；以及，一机械能发电装置3，用以将其上触发按键4的机械能转换为电源，所述机械能发电装置与所述整流电路1电性相连；与所述机械能发电装置传动连接的所述触发按键4，用于为机械能转换电能装置提供机械能，还用以开启所述蓝牙4.0芯片2并定时分信道进行广播，所述触发按键与蓝牙4.0芯片2中的低功耗蓝牙芯片的I/O口相连。还内置有与微处理器相连的一充电装置8，用以提供所述微处理器的供电电源。无源蓝牙定位装置除了通过触发案件4可以实现无源微动，还可以通过外部充电装置8对其它器件提供电源，比如微处理器。
请参考图5是本实用新型一优选实施例中的无源蓝牙定位装置示意图，无源蓝牙定位装置还内置有与微处理器相连的一三轴加速度传感器9，用以监测无源蓝牙定位装置的位置变化，进而可以检测使用者的运动状态。
在上述实施例中，微控制器选用意法半导体STM32L 32位微处理器。
在上述实施例中，微控制器选用TI MSP430F5528的微控制器。
在上述实施例中，微控制器选用Silicon Labs EFM32的微控制器。
在上述实施例中，微控制器选用STM32L151QCH6的微控制器。
如图6所示是本实用新型的无源蓝牙定位系统的结构示意图，
本实施例中的一种无源蓝牙定位系统，包括所述的无源蓝牙定位装置100和无线终端，所述无线终端通过蓝牙与所述无源蓝牙定位装置100通信连接。
作为本实施例中的优选，所述无线终端为：安卓或者IOS版本的手机，以满足大多数使用者的需求。
作为本实施例中的优选，所述无线终端配置有：BLE低功耗蓝牙芯片，可以与无源蓝牙定位装置100通过低功耗蓝牙芯片相互连接。
所述无源蓝牙定位装置100中的机械能发电装置，能够将用户按下的机械能转化为电源。用户按下触发按键时，将使机械能发电装置中的机械能的位置发生定向移动，松开触发按键时，机械能将恢复到原来的位置。在按键松开和按下的过程中，机械能发电装置内的机械内部的发生反转，内部将产生一个峰值为持续5ms时间的交流电，此交流电通过整流供蓝牙4.0芯片使用。
当设置在无源蓝牙定位装置的面板上的蓝牙4.0芯片被按下时，与该按键相连的蓝牙4.0芯片中的低功耗蓝牙芯片的I/O口将得到一高电平，蓝牙芯片识别到I/O口的电平变化后，同时开启蓝牙广播，向多个信道37(2402MHZ)，38(2426MZHZ)，39(2480MHZ)发出多次广播，使终端设备可以接收。
在一些实施例中，无源蓝牙定位装置中还包括：蓝牙天线，所述蓝牙天线与蓝牙芯片相连，用于实现将蓝牙芯片传输的蓝牙报文进行广播发送。
在一些实施例中，基本为蓝牙发射板，用于实现蓝牙信号的发送。使用时，蓝牙发射板将接收的无源蓝牙定位装置的蓝牙芯片发送的蓝牙报文进行广播。
在一些实施例中，根据蓝牙开关参数，在后台设置位置地址信息，比如：蓝牙代码(蓝牙开关的唯一标识)；设置线路位置信息。将各个地址位置编码统一成几条线路，精确定位位置和线路。同时，在手机端使用者可以通过程序准确定位线路位置，运行轨迹，运行时间。使用者可以通过设备不断准确反馈自身所处的精确位置，获取同伴精确位置，可以协同工作。
综上所述，本实施例的无源蓝牙定位系统，其无线无源开关采用蓝牙4.0(BLE)无线通信协议，使得设备之间的无线通信更加稳定，设备的兼容性得到提升，使得用户可通过智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者其他具有BLE模块的设备能够接收定位装置所发送的信号；其无线无源开关采用无源蓝牙定位装置为蓝牙芯片提供工作电源，无需电池和外加电源，使用方便，可靠性好；总体结构简单，成本较低、适用性和可推广性强。本无源蓝牙定位系统中获取的精确位置定位空间距离误差不超过1.5m。定位精确及时。
应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
总体而言，本公开的各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任意组合实施。一些方面可以以硬件实施，而其它一些方面可以以固件或软件实施，该固件或软件可以由控制器、微处理器或其它计算设备执行。虽然本公开的各种方面被示出和描述为框图、流程图或使用其它一些绘图表示，但是可以理解本文描述的框、设备、系统、技术或方法可以以非限制性的方式以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其它计算设备或其一些组合实施。
此外，虽然操作以特定顺序描述，但是这不应被理解为要求这类操作以所示的顺序执行或是以顺序序列执行，或是要求所有所示的操作被执行以实现期望结果。在一些情形下，多任务或并行处理可以是有利的。类似地，虽然若干具体实现方式的细节在上面的讨论中被包含，但是这些不应被解释为对本公开的范围的任何限制，而是特征的描述仅是针对具体实施例。在分离的一些实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地执行。相反对，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分离地实施或是以任何合适的子组合的方式实施。

Claims (9)

1.一种无源蓝牙定位装置，包括一基板，其特征在于，还包括：
设置在所述基板上的蓝牙4.0芯片，用以将其上的低功耗蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通道发送，或者将其上的传统蓝牙芯片传输的蓝牙广播消息按照广播通过发送；
与所述蓝牙4.0芯片电性相连的整流电路，用以将外部机械能所交换的能量进行整流后，并为所述蓝牙4.0芯片提供工作电源；
以及，一机械能发电装置，用以将其上触发按键的机械能转换为电源，所述机械能发电装置与所述整流电路电性相连；
与所述机械能发电装置传动连接的所述触发按键，用于为机械能转换电能装置提供机械能，还用以开启所述蓝牙4.0芯片并定时分信道进行广播，
所述触发按键与蓝牙4.0芯片中的低功耗蓝牙芯片的I/O口相连。
2.根据权利要求1所述的无源蓝牙定位装置，其特征在于，所述低功耗蓝牙芯片选用DA14580。
3.根据权利要求1所述的无源蓝牙定位装置，其特征在于，还内置有与微处理器相连的GPS定位装置，用以提供地理位置信息，并通过所述蓝牙4.0芯片发射蓝牙广播消息。
4.根据权利要求1所述的无源蓝牙定位装置，其特征在于，还内置有与微处理器相连的一扬声器，用以发出蜂鸣声音。
5.根据权利要求1所述的无源蓝牙定位装置，其特征在于，还内置有与微处理器相连的一充电装置，用以提供所述微处理器的供电电源。
6.根据权利要求1所述的无源蓝牙定位装置，其特征在于，还内置有与微处理器相连的一三轴加速度传感器，用以监测无源蓝牙定位装置的位置变化。
7.一种无源蓝牙定位系统，其特征在于，包括如权利要求1所述的无源蓝牙定位装置和无线终端，
所述无线终端通过蓝牙与所述无源蓝牙定位装置通信连接。
8.根据权利要求7所述的无源蓝牙定位系统，其特征在于，所述无线终端为：安卓或者IOS版本的手机。
9.根据权利要求7所述的无源蓝牙定位系统，其特征在于，所述无线终端配置有：BLE低功耗蓝牙芯片。
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