CN104349453A - 一种移动传感器节点的定位方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种移动传感器节点的定位方法，包括：A、移动传感器节点周期性地发送蓝牙广播消息；B、收到移动传感器节点发出的蓝牙广播消息的所有蓝牙接入点通过对蓝牙广播消息的信号强度进行测量获得该移动节点的接收信号强度指示RSSI；C、收到该移动传感器节点发出的蓝牙广播的所有蓝牙接入点均向监控中心上报该移动节点的RSSI；D、监控中心根据各蓝牙接入点上报的RSSI计算所述移动传感器节点的位置信息。本申请方案可以显著降低功耗。
Description
技术领域
本申请涉及短距离无线通信技术，尤其涉及一种移动传感器节点的定位方法。
背景技术
随着无线通信技术的发展，特别是数字通信技术的进步，无线产品的性价比更趋合理，所以，利用无线技术进行监控、跟踪、定位成为现实。目前市场上常见的无线跟踪定位设备，通常是基于全球定位系统（GPS）、全球移动通信系统（GSM）、宽带码分多址（WCDMA）等技术。其中，GPS是目前应用最成功的定位技术，但是对于小区域的无线跟踪定位，GPS的精度远远达不到要求。
蓝牙技术是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术，工作在全球通用的2.4GHz ISM（工业、科学、医学）频段，采用快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术的特点可以归纳为以下几点：
全球范围使用；
可同时传输语音和数据；
可以建立临时性的对等连接；
具有很好的抗干扰能力；
蓝牙模块体积很小，可以方便的集成到各种设备中；
低功耗；
开放的接口标准。
截止目前，蓝牙协议一共推出过六个版本：Bluetooth V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0。最新的蓝牙4.0版本将三种蓝牙核心技术，包括传统蓝牙技术、蓝牙高速技术及蓝牙低功耗（BLE，Bluetooth Low Energy）技术合而为一。三种技术规范可单独使用，也可同时运行。其中低功耗技术可说是蓝牙4.0版本的重大突破，具备极低的运行和待机功耗，蓝牙设备使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。同时还拥有低成本，跨厂商互操作性，3毫秒低延迟，100米以上超长距离，AES-128加密等诸多特色，可以用于计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等众多领域，具有广阔的应用范围。
蓝牙技术的优势，为其在小区域内的无线跟踪定位的实际应用提供了条件。利用蓝牙技术的移动传感器节点，具有技术先进，体积小，功耗低，造价低等特点，而且，在监控过程中允许被监控对象在一定范围内移动，因此，利用蓝牙技术对有关特殊场合，如医院、矿井、车间、监狱等区域性场合的人员进行实时定位跟踪，以及在发生意外情况时，对人员的位置进行定位，对及时处理意外事件，采取应急措施，减小其危害程度起到非常重要的作用。
现有的蓝牙定位系统主要是基于传统蓝牙技术。如申请号为200520110589.7的中国专利“蓝牙无线跟踪定位系统”，公开的技术方案为：受监控从设备的位置信息需要由从设备上报给对应的主接入点设备，主接入点设备要对其控制范围内的从设备进行跟踪定位必须与从设备建立无线链路，从而完成从设备位置信息的采集工作。该方案的缺陷在于：
1.从设备需要与主接入点设备建立并保持连接，功耗开销大；
2.从设备在同一时间只能和一个主接入点设备保持连接，无法实现多点定位；
3.移动中的从设备极有可能会在短时间内在多个主接入点设备之间切换，导致频繁的连接建立和断开。
申请号为200710078442.8的中国专利“蓝牙井下无线定位系统”公开的技术方案为：利用蓝牙基站的查询命令来获得蓝牙移动站的信号强度，蓝牙基站将查询获得的移动站信息上报给监控主机并由监控主机来对蓝牙移动站进行定位。该方案只需要蓝牙基站对蓝牙移动站进行查询，而不需要与之建立连接，在设备移动过程中无需频繁的建立和断开连接，同时，由于一个蓝牙移动站可以接受多个蓝牙基站的查询，监控主机可以综合多个蓝牙基站上报的蓝牙移动站信息对其进行定位，从而实现多点定位，提高定位的精度。然而，该方案还存在以下两个问题：
1.利用蓝牙基站的查询命令来获取蓝牙移动站的信号强度意味着蓝牙移动站需要监听查询扫描信道，移动站的功耗开销大；
2.蓝牙移动站对监听到的每个蓝牙基站的查询命令都要进行响应，当移动站位于多个蓝牙基站的覆盖范围内时，移动站的功耗将大大增加。
发明内容
本申请提供了一种移动传感器节点的定位方法，可以显著降低功耗。
本申请实施例提供的一种移动传感器节点的定位方法，包括：
A、移动传感器节点周期性地发送蓝牙广播消息；
B、收到移动传感器节点发出的蓝牙广播消息的所有蓝牙接入点通过对蓝牙广播消息的信号强度进行测量获得该移动节点的接收信号强度指示RSSI；
C、收到该移动传感器节点发出的蓝牙广播的所有蓝牙接入点均向监控中心上报该移动节点的RSSI；
D、监控中心根据各蓝牙接入点上报的RSSI计算所述移动传感器节点的位置信息。
较佳地，所述蓝牙广播消息为非连接广播消息或连接广播消息。
较佳地，移动传感器节点处于非连接态，且与蓝牙接入点之间没有其他业务数据需要交互时，所述蓝牙广播消息为非连接广播消息。
较佳地，移动传感器节点处于非连接态，且与蓝牙接入点之间有其他业务数据需要交互时，所述蓝牙广播消息为连接广播消息。
较佳地，移动传感器节点处于连接态，所述蓝牙广播消息为非连接广播消息。
较佳地，移动传感器节点发送蓝牙广播消息的周期根据移动传感器节点的移动速度和定位精度的要求确定，移动速度越快，定位精度越高则广播周期越短，反之，广播周期越长。
从以上技术方案可以看出，由移动传感器节点在广播信道上周期性的发送广播消息，蓝牙接入点扫描广播信道获得移动传感器节点的信号强度并上报给监控中心，监控中心综合多个蓝牙接入点上报的移动传感器节点信息对其进行定位。本申请方案利用低功耗蓝牙技术引入的从设备广播特性，利用广播消息对移动传感器节点进行定位，移动传感器节点无需保持蓝牙连接，蓝牙接入点也无需监听查询扫描信道，从而降低了移动传感器节点与蓝牙接入点的功耗。
附图说明
图1为蓝牙通信系统的网络拓扑结构示意图；
图2为本申请实施例提供的移动传感器节点的定位方法流程示意图。
具体实施方式
本申请技术方案基于低功耗蓝牙技术。低功耗蓝牙技术通常基于主/从机制，即一个主设备与多个从设备相连接。一个设备可以是主设备或是从设备,但它不能既是主设备又是从设备。从设备的允许通信频率由主设备控制,只有在主设备要求的情况下,从设备才会与之通信。另外，低功耗蓝牙技术的一个新特性就是从设备的“广播”功能。从设备可以通过这一途径来宣布它有信息要传送给主设备。
本申请提供的移动传感器节点的定位方法，其设计思想是：利用低功耗蓝牙技术引入的从设备广播特性，由移动传感器节点在广播信道上周期性的发送广播消息，蓝牙接入点扫描广播信道获得移动传感器节点的信号强度并上报给监控中心，监控中心综合多个蓝牙接入点上报的移动传感器节点信息对其进行定位。
为使本申请技术方案的技术原理、特点以及技术效果更加清楚，以下结合具体实施例对本申请技术方案进行详细阐述。
低功耗蓝牙技术是建立在星型拓扑之上的，如图1所示，监控中心通过局域网连接多个主设备（蓝牙接入点），每一个主设备具有一定的通信覆盖范围，在该通信范围内有一个或多个从设备（移动传感器节点）。以图1所示的网络拓扑为例，本申请实施例提供的移动传感器节点的定位方法流程如图2所示，包括如下步骤：
步骤201：移动传感器节点周期性地发送蓝牙广播消息，该消息既可以是非连接广播消息，也可以是连接广播消息，具体原则如下：
当移动传感器节点处于非连接态，且与蓝牙接入点之间没有其他业务数据需要交互时，发送非连接广播消息；
当移动传感器节点处于非连接态，且与蓝牙接入点之间有其他业务数据需要交互时，发送连接广播消息；
当移动传感器节点处于连接态时，发送非连接广播消息。
广播消息的周期可以根据移动传感器节点的移动速度和定位精度的要求来确定；原则上是移动传感器节点的移动速度越快，定位精度越高则广播周期越短，比较简单的方法是设置在不同的定位精度下设置各种速度阈值，根据移动节点移动的速度范围来确定广播周期，当然可以设计更复杂的计算公式，本申请对此不做具体限定。
步骤202收到移动传感器节点发出的蓝牙广播消息的所有蓝牙接入点通过对蓝牙广播消息的信号强度进行测量获得该移动节点的接收信号强度指示（RSSI，Received Signal Strength Indication）。
步骤203：所有收到该移动传感器节点发出的蓝牙广播的蓝牙接入点均向监控中心上报该移动节点的RSSI。
步骤204：监控中心根据各蓝牙接入点上报的RSSI计算移动传感器节点的位置信息。
本申请对计算移动传感器节点的位置信息所采用的的具体算法不作限定，现有技术中只要是能够基于RSSI强度进行定位的定位算法都可以应用于本申请方案中。
本申请技术方案的有益效果主要包括：
由移动传感器节点周期性的发送广播，蓝牙接入点扫描广播信道获得移动传感器节点的信号强度，降低了移动节点的功耗。由于信号强度是通过蓝牙接入点对移动传感器节点的广播信号进行测量来获取的，因此移动节点只需要发送一个广播消息就可以使多个接入点获得其信号强度，进一步降低了移动节点的功耗。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请的保护范围，凡在本申请技术方案的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (6)
1.一种移动传感器节点的定位方法，其特征在于，包括：
A、移动传感器节点周期性地发送蓝牙广播消息；
B、收到移动传感器节点发出的蓝牙广播消息的所有蓝牙接入点通过对蓝牙广播消息的信号强度进行测量获得该移动节点的接收信号强度指示RSSI；
C、收到该移动传感器节点发出的蓝牙广播的所有蓝牙接入点均向监控中心上报该移动节点的RSSI；
D、监控中心根据各蓝牙接入点上报的RSSI计算所述移动传感器节点的位置信息。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述蓝牙广播消息为非连接广播消息或连接广播消息。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，移动传感器节点处于非连接态，且与蓝牙接入点之间没有其他业务数据需要交互时，所述蓝牙广播消息为非连接广播消息。
4.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，移动传感器节点处于非连接态，且与蓝牙接入点之间有其他业务数据需要交互时，所述蓝牙广播消息为连接广播消息。
5.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，移动传感器节点处于连接态，所述蓝牙广播消息为非连接广播消息。
6.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，移动传感器节点发送蓝牙广播消息的周期根据移动传感器节点的移动速度和定位精度的要求确定，移动速度越快，定位精度越高则广播周期越短，反之，广播周期越长。
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