本發(fā)明涉及自組網(wǎng)藍(lán)牙定位器，具體是一種基于藍(lán)牙快速配對的低功耗自組網(wǎng)定位方法。
背景技術(shù)：
1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，藍(lán)牙定位技術(shù)因其低成本、低功耗等優(yōu)勢，在室內(nèi)定位、資產(chǎn)追蹤等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，在藍(lán)牙定位應(yīng)用中，傳統(tǒng)的藍(lán)牙組網(wǎng)方式存在組網(wǎng)速度慢、功耗高的問題，而tws耳機(jī)憑借其快速配對技術(shù)，能在短時間內(nèi)完成主副耳機(jī)的連接，tws耳機(jī)快速配對技術(shù)主要基于藍(lán)牙協(xié)議的優(yōu)化，通過預(yù)設(shè)信道、快速身份識別等機(jī)制，大幅縮短了設(shè)備間的配對連接時間，目前，尚未有將tws耳機(jī)快速配對技術(shù)充分應(yīng)用于低功耗自組網(wǎng)定位的成熟方案，因此亟需一種創(chuàng)新方法來提升藍(lán)牙自組網(wǎng)定位的性能。
2、基于此，現(xiàn)在提供一種基于藍(lán)牙快速配對的低功耗自組網(wǎng)定位方法，可以消除現(xiàn)有技術(shù)方案存在的弊端。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于藍(lán)牙快速配對的低功耗自組網(wǎng)定位方法，以解決背景技術(shù)中傳統(tǒng)藍(lán)牙組網(wǎng)方式存在組網(wǎng)速度慢、功耗高的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
3、一種基于藍(lán)牙快速配對的低功耗自組網(wǎng)定位方法，應(yīng)用于一種基于藍(lán)牙快速配對的低功耗自組網(wǎng)定位系統(tǒng)，具體包括以下步驟：
4、s1、將定位器分為定位節(jié)點(diǎn)和主定位器，為定位節(jié)點(diǎn)和主定位器配置tws耳機(jī)快速配對的關(guān)鍵參數(shù)及定位基礎(chǔ)參數(shù)，將定位器放置于多個區(qū)域內(nèi)部，所述定位器的射頻信號能覆蓋整個區(qū)域面積；
5、s2、若干定位節(jié)點(diǎn)在預(yù)設(shè)信道發(fā)送廣播信息，主定位器持續(xù)監(jiān)聽預(yù)設(shè)信道，接收到廣播信息后根據(jù)信號強(qiáng)度和區(qū)域位置選擇優(yōu)先連接的定位節(jié)點(diǎn)，所述定位器之間通過藍(lán)牙自組網(wǎng)功能組成一個網(wǎng)絡(luò)；
6、s3、定位節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)設(shè)備建立連接，并實(shí)時測量目標(biāo)設(shè)備的信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)，若干定位節(jié)點(diǎn)定期通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)信息傳輸至主定位器，所述主定位器匯總數(shù)據(jù)后集中將信息傳輸至管理后臺設(shè)備；
7、s4、管理后臺設(shè)備結(jié)合若干定位節(jié)點(diǎn)的位置信息以及目標(biāo)設(shè)備與節(jié)點(diǎn)之間的距離信息，運(yùn)用三邊定位算法計算目標(biāo)設(shè)備位置，根據(jù)信息定位目標(biāo)設(shè)備和定位器的位置情況。
8、優(yōu)選的，所述步驟s1中的關(guān)鍵參數(shù)包括預(yù)設(shè)信道和跳頻序列，所述定位基礎(chǔ)參數(shù)包括唯一id、定位器的初始坐標(biāo)和初始信息，所述步驟s2中的廣播信息包括定位器的設(shè)備id和定位節(jié)點(diǎn)的類型。
9、優(yōu)選的，所述步驟s2還包括：主定位器根據(jù)信號強(qiáng)度閾值和區(qū)域優(yōu)先級選擇優(yōu)先連接的定位節(jié)點(diǎn)，優(yōu)先連接的定位節(jié)點(diǎn)與主定位器之間建立連接，將已入網(wǎng)的對應(yīng)定位節(jié)點(diǎn)作為中繼擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，接收新節(jié)點(diǎn)的廣播并轉(zhuǎn)發(fā)給主定位器，將所有定位節(jié)點(diǎn)連入組網(wǎng)，形成自組網(wǎng)。
10、優(yōu)選的，所述步驟s3中的目標(biāo)設(shè)備設(shè)為需要確定位置的配置有藍(lán)牙節(jié)點(diǎn)功能的藍(lán)牙設(shè)備，包括可移動式目標(biāo)設(shè)備和固定式目標(biāo)設(shè)備，所述定位節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)設(shè)備建立連接的具體步驟包括：
11、當(dāng)所述可移動式目標(biāo)設(shè)備進(jìn)入?yún)^(qū)域時，離可移動式目標(biāo)設(shè)備最近的所述定位節(jié)點(diǎn)會自動配對該設(shè)備并與其建立連接，建立連接的所述定位節(jié)點(diǎn)實(shí)時測量可移動式目標(biāo)設(shè)備的藍(lán)牙信號強(qiáng)度，并記錄測量時間與對應(yīng)id；
12、若所述可移動式目標(biāo)設(shè)備與初始連接的定位節(jié)點(diǎn)之間的距離超過距離閾值，則連接自動斷開，并同時與處于區(qū)域面積內(nèi)的其他定位節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自動配對和連接操作，所述其他定位節(jié)點(diǎn)設(shè)為與可移動式目標(biāo)設(shè)備距離最近的定位器，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)設(shè)備的移動定位操作；
13、若未超過距離閾值，則繼續(xù)連接初始連接的定位節(jié)點(diǎn)；
14、當(dāng)所述固定式目標(biāo)設(shè)備處于該區(qū)域時，離固定式目標(biāo)設(shè)備最近的所述定位節(jié)點(diǎn)會自動配對該設(shè)備并與其建立連接，建立連接的所述定位節(jié)點(diǎn)實(shí)時測量與固定式目標(biāo)設(shè)備的藍(lán)牙信號強(qiáng)度，并記錄測量時間與對應(yīng)id，實(shí)現(xiàn)對固定式目標(biāo)設(shè)備的定位操作。
15、優(yōu)選的，所述步驟s4中計算目標(biāo)設(shè)備位置的具體步驟包括：
16、主定位器接收到多個定位節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號強(qiáng)度信息后，同時匯總各個節(jié)點(diǎn)的位置信息，將各個節(jié)點(diǎn)的位置信息輸送至管理后臺設(shè)備；
17、管理后臺設(shè)備利用信號傳播模型獲取目標(biāo)設(shè)備與至少三個對應(yīng)定位節(jié)點(diǎn)之間的距離；
18、利用三邊定位算法計算出目標(biāo)設(shè)備的位置，并通過管理后臺設(shè)備顯示位置情況，所述三邊定位算法的計算公式為：
19、其中，(x,y)為目標(biāo)位置坐標(biāo)，(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)分別為三個定位節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，d1、d2、d3為目標(biāo)設(shè)備與三個定位節(jié)點(diǎn)之間的距離，距離根據(jù)信號強(qiáng)度通過信號傳播模型計算得出。
20、優(yōu)選的，所述信號傳播模型設(shè)為對數(shù)距離路徑損耗模型，所述模型計算公式為所述距離d處的距離計算公式為：其中d0為參考距離，pr(d)為距離d處的接收信號強(qiáng)度值，pr(d0)為參考距離d0處的接收信號強(qiáng)度值，n為路徑損耗指數(shù)，xσ為均值為的高斯分布隨機(jī)變量。
21、優(yōu)選的，所述低功耗自組網(wǎng)定位系統(tǒng)包括：
22、定位器，包括定位節(jié)點(diǎn)和主定位器，所有定位節(jié)點(diǎn)實(shí)時采集目標(biāo)設(shè)備的信號強(qiáng)度，并通過鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)傳輸至主定位器，所述主定位器用于接收和整合來自定位節(jié)點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)并上報管理后臺設(shè)備；
23、管理后臺設(shè)備，用于接收主定位器傳輸?shù)男畔⒉⒂嬎隳繕?biāo)設(shè)備位置，進(jìn)而定位目標(biāo)設(shè)備和定位器的位置情況；
24、目標(biāo)設(shè)備，用于主動發(fā)送和接收藍(lán)牙信號并回傳。
25、優(yōu)選的，所述定位節(jié)點(diǎn)用于執(zhí)行配置參數(shù)、發(fā)送廣播信息、測量目標(biāo)設(shè)備信號強(qiáng)度數(shù)據(jù)并傳輸至主定位器，包括：
26、第一藍(lán)牙信號采集模塊，用于采集目標(biāo)設(shè)備的藍(lán)牙信號強(qiáng)度；
27、第一通信模塊，用于實(shí)現(xiàn)與主定位器和其他定位節(jié)點(diǎn)的通信連接，建立自組網(wǎng)鏈路；
28、第一定位模塊，用于提供節(jié)點(diǎn)位置信息；
29、第一數(shù)據(jù)處理模塊，用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理操作。
30、優(yōu)選的，所述主定位器用于執(zhí)行接收廣播信息、選擇連接定位節(jié)點(diǎn)、構(gòu)建自組網(wǎng)以及匯總數(shù)據(jù)并傳輸至管理后臺設(shè)備，包括：
31、第二藍(lán)牙信號采集模塊，所述第二藍(lán)牙信號采集模塊與所述第一藍(lán)牙信號采集模塊的結(jié)構(gòu)相一致；
32、第二通信模塊，所述第二通信模塊與所述第一通信模塊的結(jié)構(gòu)相一致；
33、第二定位模塊，所述第二定位模塊與所述第一定位模塊的結(jié)構(gòu)相一致；
34、第二數(shù)據(jù)處理模塊，所述第二數(shù)據(jù)處理模塊與所述第一數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)構(gòu)相一致；
35、匯總傳輸模塊，將接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行匯總整理，按照預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)格式和協(xié)議，通過第二通信模塊發(fā)送至管理后臺設(shè)備。
36、優(yōu)選的，所述管理后臺設(shè)備包括：
37、數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收所述匯總傳輸模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；
38、數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲來自數(shù)據(jù)接收模塊的數(shù)據(jù)信息；
39、數(shù)據(jù)分析模塊，對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，并計算目標(biāo)設(shè)備位置信息；
40、設(shè)備管理模塊，用于實(shí)時監(jiān)測定位器的運(yùn)行狀態(tài)；
41、用戶交互模塊，為后臺管理人員提供可視化操作界面；
42、處理器，用于執(zhí)行實(shí)現(xiàn)所述基于藍(lán)牙快速配對的低功耗自組網(wǎng)定位方法的程序，以實(shí)現(xiàn)所述基于藍(lán)牙快速配對的低功耗自組網(wǎng)定位方法的步驟。
43、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：
44、1、本發(fā)明通過借鑒tws耳機(jī)的快速配對技術(shù)，優(yōu)化了藍(lán)牙設(shè)備間的連接流程，定位節(jié)點(diǎn)在預(yù)設(shè)信道發(fā)送廣播信息，主定位器根據(jù)信號強(qiáng)度和區(qū)域位置快速選擇連接對象，大大縮短了組網(wǎng)時間，與傳統(tǒng)藍(lán)牙組網(wǎng)方式相比，能夠在短時間內(nèi)完成定位網(wǎng)絡(luò)的部署，滿足如大型活動、緊急救援等對快速部署有需求的場景；
45、2、本發(fā)明中的定位節(jié)點(diǎn)定期傳輸數(shù)據(jù)而非持續(xù)工作，減少了不必要的能量消耗，通過主定位器集中匯總數(shù)據(jù)并上報管理后臺設(shè)備，避免了多個設(shè)備同時上傳數(shù)據(jù)造成的功耗浪費(fèi)，減少了維護(hù)成本和頻率；
46、3、本發(fā)明利用對數(shù)距離路徑損耗模型對信號強(qiáng)度進(jìn)行處理，結(jié)合三邊定位算法，并通過管理后臺設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析和修正，能夠滿足資產(chǎn)追蹤、人員定位等對精度要求較高的應(yīng)用場景，采用鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，已入網(wǎng)的定位節(jié)點(diǎn)可以作為中繼擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，接收新節(jié)點(diǎn)的廣播并轉(zhuǎn)發(fā)給主定位器，輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，能夠適應(yīng)不同規(guī)模的定位需求；
47、4、本發(fā)明中的管理后臺設(shè)備能夠?qū)Χㄎ黄鬟M(jìn)行集中管理，實(shí)時監(jiān)測定位器的運(yùn)行狀態(tài)，對故障定位器進(jìn)行預(yù)警并生成維護(hù)提示，相比傳統(tǒng)的分散管理方式，大大提高了運(yùn)維效率，降低了運(yùn)維成本。