CN215818631U - 一种蓝牙aoa定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓝牙AOA定位装置，包括主板模块和至少一组AOA蓝牙模组，AOA蓝牙模组包括蓝牙模块和AOA天线组模块，主板模块与蓝牙模块通信连接，AOA天线组模块与蓝牙模块通信连接，AOA天线组模块将所接收到的被定位设备的AOA信息，经蓝牙模块传输至主板模块，主板模块根据AOA信息获取被定位设备的位置信息。本实用新型通过AOA定位装置实现高效快速精准定位，使用方便简单；当需要在不同位置布置多个AOA天线组模块时，本实用新型也只需一个主板模块即可完成AOA定位，无需为每个AOA天线组模块单独配置主板模块，大大降低使用成本。

Description

一种蓝牙AOA定位装置

技术领域

本实用新型属于定位装置的技术领域，具体涉及一种蓝牙AOA定位装置。

背景技术

室内定位一直是一个热点话题，也是近年众多企业争相追逐一块市场蛋糕，市场上一直有众多宣传厘米级，米级别的定位精度，比如使用超声波定位技术根据回波和发射波的时间差计算出距离，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，且超声波频率受多普勒效应和温度影响，同时也需要大量基础硬件设施，成本较高。UWB(超带宽)定位技术，具有穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点，但其射频频段工作在6-7GHz，设计难度大，软件复杂，商用场合受限。WIFI定位技术、蓝牙室内定位，通过接收的广播信号强度，根据事先绘制的坐标地图，反向判定自己所处的位置点，目前在人员管控，危险区域布防商城室内导航有部分应用，但精度不好，网络阻塞严重，效果一般。

上述定位技术，问题依旧很多，无法大规模商用。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种蓝牙AOA定位装置，使用成本低，方便简单，定位精度高。

为实现是上述目的，本实用新型提供一种蓝牙AOA定位装置，包括主板模块和至少一组AOA蓝牙模组，AOA蓝牙模组包括蓝牙模块和AOA天线组模块，主板模块与蓝牙模块通信连接，AOA天线组模块与蓝牙模块通信连接，AOA天线组模块将所接收到的被定位设备的AOA信息，经蓝牙模块传输至主板模块，主板模块根据AOA信息获取被定位设备的位置信息。

进一步地，AOA天线组模块包括多个接收天线、信号开关切换模块及信号天线，信号开关切换模块通过信号天线与蓝牙模块通信连接，接收天线与信号开关切换模块通信连接。

进一步地，信号开关切换模块包括主信号开关切换模块和多组副信号开关切换模块，主信号开关切换模块分别与多组副信号开关切换模块通信连接，主信号开关切换模块通过信号天线与蓝牙模块通信连接，每组副信号开关切换模块与多个接收天线通信连接。

进一步地，蓝牙模块包括BLE蓝牙芯片、LDO降压模块和连接端口模块，BLE蓝牙芯片通过连接端口模块与主板模块通信连接，LDO降压模块通过连接端口模块与主板模块电连接。

进一步地，LDO降压模块与AOA天线组模块电连接。

进一步地，蓝牙模块还包括信号连接模块，BLE蓝牙芯片通过信号连接模块与AOA天线组模块通信连接。

进一步地，主板模块包括电源模块、通信模块和传输网口模块，电源模块分别与通信模块和传输网口模块电连接，通信模块与传输网口模块电连接，传输网口模块与蓝牙模块连接。

进一步地，主板模块还包括多端口模块，通信模块通过多端口模块与传输网口模块连接。

进一步地，电源模块包括DC电源模块和POE供电模块。

进一步地，还包括服务器，主板模块与服务器通信连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括：AOA天线组模块将所接收到的被定位设备的AOA信息，经蓝牙模块传输至主板模块，主板模块根据所述AOA信息获取被定位设备的位置信息，定位精准有效快速，使用也方便简单。当需要在不同位置布置多个AOA天线组模块时，本实用新型也只需一个主板模块即可完成AOA定位，无需为每个AOA天线组模块单独配置主板模块，大大降低使用成本。

附图说明

图1是本实施例的电路原理图；

图2是本实施例AOA定位的原理图；

图3是本实施例AOA天线组模块的连接图；

图4是本实施例AOA天线组模块的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种蓝牙AOA定位装置，如图1所示，包括主板模块1和至少一组AOA蓝牙模组2，AOA蓝牙模组2包括蓝牙模块21和AOA天线组模块22，主板模块1与蓝牙模块21通信连接，AOA天线组模块22与蓝牙模块21通信连接，AOA天线组模块22将所接收到的被定位设备的AOA信息，经蓝牙模块21传输至主板模块1，根据AOA信息主板模块1获取被定位设备的位置信息。

本实施例采用基于蓝牙5.1，AOA(Angle of Arrival，到达角度)定位的具体原理如下：AOA定位是一种两基站定位方法，基于信号的入射角度进行定位。两组天线即可测量到一个到达角度，两个到达角度即可确定设备位置，如图2所示，比如知道了第一基站天线到第二基站天线中心距离d,第一基站天线到第二基站天线的相位差△φ，通过计算可以得出设备与第一基站天线方向的夹角θ1，就可以画出一条射线L1；同样知道了第二基站天线方向的夹角θ2，就可以画出一条射线L2。那么L1月L2的交点就是设备的位置。

本实施例AOA天线组模块22至少包括两个天线，可以获取被定位设备的两个到达角度，主板模块1根据达到角度和天线中心距离即可算出被定位设备的具体位置。本实施例的另一实施方式中，还包括服务器，主板模块1与服务器通信连接；主板模块1获取被定位设备的信息，通过传输网口模块13传给服务器，服务器根据接收到达角度和天线中心距离即可算出被定位设备的具体位置；本实施例中，服务器优选为云端服务器，云端服务器部署方便快捷，使用成本低。

本实施例可以将4个AOA天线组模块22分别放置在室内的4个角落，可以覆盖整个室内，提升在室内的定位精度。

AOA天线组模块22包括多个接收天线221、信号开关切换模块222及信号天线223，信号开关切换模块222通过信号天线223与蓝牙模块21通信连接，接收天线与信号开关切换模块通信连接。本实施例中，信号开关切换模块具体为射频开关切换模块，其型号为PE42442，本实施例的射频开关切换模块包含5个型号为PE42442的芯片，信号天线具体为射频天线。当工作时，信号开关切换模块控制通信连接畅通，当不需要工作时，停止通信连接。

信号开关切换模块包括主信号开关切换模块和多组副信号开关切换模块，主信号开关切换模块分别与多组副信号开关切换模块通信连接，主信号开关切换模块通过信号天线与蓝牙模块21通信连接，每组副信号开关切换模块与多个接收天线通信连接。

如图3和4所示，本实施例的一种实施方式中，接收天线为12个，射频开关切换模块包括1组主射频开关切换模块和4组副射频开关切换模块，1组主射频开关切换模块分别与4组副射频开关切换模块通信连接，每组副射频开关切换模块与3组接收天线连接，4组副射频开关切换模块呈矩形布置，主射频开关切换模块位于4组副射频开关切换模块的中间。

蓝牙模块21包括BLE蓝牙芯片211、LDO(low dropout regulator，低压差线性稳压)降压模块212和连接端口模块213，BLE蓝牙芯片211通过连接端口模块213与主板模块1通信连接，LDO降压模块212通过连接端口模块213与主板模块1电连接。本实施例中，BLE蓝牙芯片211优选为2.4GBLE芯片，型号为nRF52833，支持低功耗蓝牙5.1，支持AOA定位功能。LDO降压模块212将电压调整为BLE蓝牙芯片211适用的电压。

LDO降压模块212与AOA天线组模块22电连接，具体地与AOA天线组模块22的电压转换器连接，可以为AOA天线组模块22提供工作用电。

蓝牙模块21还包括信号连接模块214，BLE蓝牙芯片211通过信号连接模块214与AOA天线组模块22通信连接。信号连接模块214具体为RF connector(射频连接)模块。

主板模块1包括电源模块11、通信模块12和传输网口模块13，电源模块11分别与通信模块12和传输网口模块13电连接，通信模块12与传输网口模块13电连接，传输网口模块13与蓝牙模块21连接。本实施例中，通信模块12优选为2.4G频段WIFI模块，其型号为MT7628N，2.4G频段WIFI模块支持一路Wan口，2路Lan口，在IEEE 802.11n的标准下，速率达到144Mbps@20M宽带，在IEEE 802.11n的标准下，它的速率达到300Mbps@40M宽带，高速率低延时的带宽在数据的传输中是极为重要。2.4G频段WIFI模块支持一路UART(异步收发传输器)，UART可以和PC端通讯，方便对数据的管理。传输网口模块13优选为RJ45连接器。

主板模块1还包括多端口模块14，通信模块12通过多端口模块14与传输网口模块13连接。本实施例中，多端口模块14优选为USB2.0 HUB模块，具有多个USB接口，可以与多个AOA蓝牙模组2进行连接。方便进行室内的布置。

电源模块11包括DC电源模块111和POE(Power Over Ethernet,以太网供电)供电模块112。DC电源模块111提供直流电源，通过DC-DC降压模块与通信模块12与传输网口模块13电连接；POE供电模块112包括PD(Power Delivery，电源传输)模块和供电网口，供电网口采用RJ45网口。

本实施例的具体工作流程和原理如下：

本实施例的电路有两种供电方式，分别是采用DC电源模块111(12V电源适配器)供电，或者采用标准的POE交换机通过POE供电模块112供电，下面以POE交换机供电来描述。AOA蓝牙模组2设有4个，每个AOA蓝牙模组2的工作原理相同。

标准POE交换机通过IEEE 802.3af/at协议方式检测识别受电端特征电阻后，在通过检测受电端分类电阻等级分类，分配给受电端多大的功率，(IEEE 802.3af/at最大支持25.5W功率)最后通过网口模块给PD模块供电，PD模块连接第一级的DC-DC降压模块，第一级的DC-DC降压模块经过降压后输出稳定12V的电压，第一级输出12V的电压连接第二级BUCK电路进行降压后分别输出3.3V和5V的电压，第二级输出3.3V电压,此时LED蓝灯常亮。第二级输出3.3V的电源连接主控2.4G频段WIFI模块，待2.4G频段WIFI模块启动完成后，基于2.4G频段WIFI模块扩展功能生效，此时RGB灯状态显示为蓝色。

2.4G频段WIFI模块支持一路USB2.0接口，USB2.0接口连接USB2.0 HUB模块上行接口，由USB2.0 HUB模块拓展出4路USB2.0下行接口，使得USB2.0HUB上行接口与USB下行接口相连并与其通信，且这些接口能够同时独立工作。第一路USB2.0下行接口通过USB2.0协议经过传输网口模块13的第一个连接端口和第一路的BLE蓝牙模块21通讯，第二路USB2.0下行接口通过USB2.0协议经过传输网口模块13第二个连接端口和第二路的BLE蓝牙模块21通讯，第三路USB2.0下行接口通过USB2.0协议经过传输网口模块13第三个连接端口和第三路的BLE蓝牙模块21通讯，第四路USB2.0下行接口通过USB2.0协议经过传输网口模块13第四个连接端口和第四路的BLE蓝牙模块21通讯。

4路AOA蓝牙模组2包括第一路AOA蓝牙模组2、第二路AOA蓝牙模组2、第三路AOA蓝牙模组2、第四路AOA蓝牙模组2，四路工作原理相同，下面以第一路AOA蓝牙模组2为例进行说明。

第二级BUCK电路(降压式变换电路)输出5V的电压经过第一个连接端口连接第一路BLE蓝牙模块21端LDO电路，第一路LDO电路输出3.3V电压供电给第一路BLE蓝牙模块21，同时2.4G频段WIFI模块第一个EN使能脚经过第一个连接端口连接第一路LDO的EN使能脚，便于BLE蓝牙模块21出现异常，能通过主控2.4G频段WIFI模块切断第一路BLE蓝牙模块21的电源。

当第一路LDO电路输出3.3V供电给BLE蓝牙模块21，BLE蓝牙模块21启动完成输出第一路射频天线ANT1，第一路射频天线ANT1连接主射频开关切换模块，主射频开关切换模块具有4路的射频信号端输出，第一组射频开关切换模块的3路的射频信号端输出分别连接3个副射频开关切换模块的射频信号输入端，一组副射频开关切换模块的3路射频信号端输出分别连接接收天线RX1-RX3，一组副射频开关切换模块的3路射频信号端输出分别连接接收天线RX4-RX6，一组副射频开关切换模块的3路射频信号端输出分别连接接收天线RX7-RX9，一组副射频开关切换模块的3路射频信号端输出分别连接RX10-RX12接收天线，至于哪一路天线接收信号是由第一路BLE蓝牙模块21的多个IO口去控制的，要实现AOA定位的功能必须要两根或者两根以上的天线，接收被定位的设备发出的广播，接收天线把接收到的广播信息如BLE的I/Q数据，RSSI值，MAC等相关的数据包通过射频信号端输出传给射频开关切换模块输入端，再由射频开关切换模块输入端传给第一路射频天线ANT1，第一路射频天线ANT1传给第一路BLE蓝牙模块21，第一路BLE蓝牙模块21通过USB2.0协议经过传输网口模块13传给主板的USB2.0 HUB模块下行接口，USB2.0 HUB下行接口与USB上行接口相连并与其通信，USB2.0 HUB模块上行接口通过USB2.0协议传给2.4G频段WIFI模块，2.4G频段WIFI模块经过数据解析后通过RJ45以太网(2.4G频段WIFI模块Wan口)或者2.4G频段WIFI路由模式传给服务器，服务器将接收到的BLE蓝牙数据包的I/Q值经过计算得出被定位的设备的相位差，12根接收天线的中心距离d是已知的，通过两根或者两根以上天线相位差和接收天线到接收天线的中心距离d，可以计算每根天线和被定位设备之间夹角方位角θ，知道方位角θ和接收天线到接收天线的中心距离d,通过计算就可以确定被定位设备具体坐标位置。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种蓝牙AOA定位装置，其特征在于，包括主板模块和至少一组AOA蓝牙模组，所述AOA蓝牙模组包括蓝牙模块和AOA天线组模块，所述主板模块与所述蓝牙模块通信连接，所述AOA天线组模块与所述蓝牙模块通信连接，所述AOA天线组模块将所接收到的被定位设备的AOA信息，经所述蓝牙模块传输至所述主板模块，所述主板模块根据所述AOA信息获取所述被定位设备的位置信息。

2.根据权利要求1所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，所述AOA天线组模块包括多个接收天线、信号开关切换模块及信号天线，所述信号开关切换模块通过所述信号天线与所述蓝牙模块通信连接，所述接收天线与所述信号开关切换模块通信连接。

3.根据权利要求2所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，所述信号开关切换模块包括主信号开关切换模块和多组副信号开关切换模块，所述主信号开关切换模块分别与多组副信号开关切换模块通信连接，所述主信号开关切换模块通过所述信号天线与所述蓝牙模块通信连接，每组所述副信号开关切换模块与多个所述接收天线通信连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，所述蓝牙模块包括BLE蓝牙芯片、LDO降压模块和连接端口模块，所述BLE蓝牙芯片通过所述连接端口模块与所述主板模块通信连接，所述LDO降压模块通过所述连接端口模块与所述主板模块电连接。

5.根据权利要求4所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，所述LDO降压模块与所述AOA天线组模块电连接。

6.根据权利要求4所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，所述蓝牙模块还包括信号连接模块，所述BLE蓝牙芯片通过所述信号连接模块与所述AOA天线组模块通信连接。

7.根据权利要求1所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，所述主板模块包括电源模块、通信模块和传输网口模块，所述电源模块分别与所述通信模块和所述传输网口模块电连接，所述通信模块与所述传输网口模块电连接，所述传输网口模块与所述蓝牙模块连接。

8.根据权利要求7所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，所述主板模块还包括多端口模块，所述通信模块通过所述多端口模块与所述传输网口模块连接。

9.根据权利要求7所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，所述电源模块包括DC电源模块和POE供电模块。

10.根据权利要求1所述的蓝牙AOA定位装置，其特征在于，还包括服务器，所述主板模块与所述服务器通信连接。

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