一种基于移动蓝牙设备的定向方法与流程

本发明涉及一种基于移动蓝牙设备的定向方法，属于计算机通信定位领域。

背景技术：

在当前物联网快速发展的环境下，对物体之间的位置和方向等的确定变的非常重要。物体位置和方向可以通过无线电通信的延时差和信号的质量以及其他相关指标进行判定。本发明则是通过BLE通信设备间的通信质量状态进行方向的判定。

目前已经存在的与本发明较为近似的技术为通过无线电波进行定位或定向，比如GPS、多节点间空间定位。GPS的缺点在于：只能在平面上进行定位；需要设备能接收到卫星信号；定位精度较低，不适用于低速和方向常变的环境。多节点间空间定位的缺点在于：需要预先在空间进行多个节点的布置；节点之间需要较多的协调。

技术实现要素：

本发明的技术方案提供了一种基于蓝牙设备的定向方法，在不需要预先任何装置的环境下，利用蓝牙设备的特点，提供任何方向的、不受空间限制的空间定向解决现有技术的不足。

本发明的技术方案包括种基于移动蓝牙设备的定向方法，该方法包括：A.在第一物体的一定范围内设置有环绕转动的从蓝牙设备，在第二物体设置有主蓝牙设备，并对蓝牙设备建立空间坐标系，其中主蓝牙设备与从蓝牙设备进行通信；B.为从蓝牙设备的设置无线电挡板，其中从蓝牙设备按照预设的轨迹进行转动；C.实时采集从蓝牙设备转动到不同位置下对应的RSSI值，根据采集的RSSI值计算主设备与从设备之间相对方向。

根据所述的基于移动蓝牙设备的定向方法，其中步骤A还包括：所述建立空间坐标系包括建立x、y、z为空间中的三个轴，其中坐标系中心点为从蓝牙设备转动的中心点。

根据所述的基于移动蓝牙设备的定向方法，其中步骤B还包括：所述从蓝牙设备根据预设路径沿着球体的互相垂直的三条路径移动，其中球面的中心点为所述空间坐标系的中心点。

根据所述的基于移动蓝牙设备的定向方法，其中步骤B还包括：所述从蓝牙设备沿着球面的互相垂直的三条路径移动时的半径为球体半径，若蓝牙设备沿着球面的互相垂直的三条路径移动时的半径为0时，则表示从蓝牙设备停止移动并进行自转。

根据所述的基于移动蓝牙设备的定向方法，其中步骤B还包括：无线电挡板在从蓝牙设备的内侧时，RSSI最大时候的方向为物体之间的方向；当无线电挡板在从蓝牙设备的外侧时，RSSI最小时候的方向为物体之间的方向；其中无线电挡板也可以存在于蓝牙设备旋转的中心位置并保持不动。

根据所述的基于移动蓝牙设备的定向方法，其中步骤C还包括：S61，实时采集并计算无线电挡板在移动时的RSSI值，分别计算有阻挡和无阻挡时的RSSI值；S62，实时计算从蓝牙在空间环绕转动时与空间坐标系轴的角度，根据角度以及有阻挡和无阻挡时的RSSI值计算主蓝牙附着的第二物体方向。

根据所述的基于移动蓝牙设备的定向方法，其中步骤S61还包括以下步骤：当没有阻挡时候的RSSI的计算为RSSIN＝Ps+Pa-Pd，Pa为无阻挡时天线增益，Ps为主蓝牙设备发送的信号功率，Pd为路径的损耗；有挡板时候的RSSI的计算为RSSIY＝Ps+Pa'-Pd-Pb，Pa'为天线增益，Pa'当处于不同的位置的时候会不同，Pb为挡板导致的衰减；计算Pb＝Ps+Pa'-Pd-RSSIY，Pb值最大的方向为蓝牙设备之间的相对方向。

根据所述的基于移动蓝牙设备的定向方法，该方法还包括：计算RSSIN-RSSIY得到的最小值即为主蓝牙设备及从蓝牙设备对应的物体相对方向。

根据所述的基于移动蓝牙设备的定向方法，该方法还包括：

若无线电挡板在外侧，则第二物体方向为中心点指向无线电挡板的方向；

若无线电挡板在内侧，则第二物体方向为无线电挡板指向中心点的方向。

本发明的有益效果为：不受环境限制，可在任何环境下使用；不需要专用的通信的协议；便携，简单，成本低。

附图说明

图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图；

图2所示为根据本发明实施方式的节点按照空间轨道进行运动的示意图；

图3所示为根据本发明实施方式的挡板在内侧示意图；

图4所示为根据本发明实施方式的挡板在外侧示意图；

图5所示为根据本发明实施方式的节点之间空间方向坐标示意图；

图6所示为根据本发明实施方式的挡板在外侧时RSSI变化示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的基于移动蓝牙设备的定向方法适用机器人跟随人之间的运动等场景。

图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图。其具体包括以下步骤：

S101，为主蓝牙设备与从蓝牙设备建立连接，其中主蓝牙设备和从蓝牙设备分别位于一对应物体上；

S102，确定空间坐标系，和挡板轨迹方向的天线增益，其中挡板与节点的连线过坐标系中心；

S103，按照设定轨迹旋转带挡板的节点(从蓝牙设备)；

S104，记录节点位置和对应的RSSI值；

S105，计算RSSI变化的最大值；

S106，根据挡板和节点在坐标系中的位置计算节点方向。

图2所示为根据本发明实施方式的节点按照空间轨道进行运动的示意图。带有挡板的蓝牙设备在预设互相垂直的圆形的轨迹进行移动。

图3所示为根据本发明实施方式的挡板在内侧示意图。

图4所示为根据本发明实施方式的挡板在外侧示意图。根据图3及图4，一个BLE(蓝牙)设备与一个转动的带挡板的BLE设备相连接，根据设备的转动到不同角度下变化的RSSI来估计主从设备之间的方向。当挡板在设备的内侧时，RSSI最大时候的方向为物体之间的方向；当挡板在设备的外侧时，RSSI最小时候的方向为物体之间的方向。挡板也可以存在于BLE设备旋转的中心位置并保持不动。当没有阻挡时候的RSSI的计算为RSSIN＝Ps+Pa-Pd，Pa为无阻挡时天线增益，Ps为主蓝牙设备发送的信号功率，Pd为路径的损耗；有挡板时候的RSSI的计算为RSSIY＝Ps+Pa'-Pd-Pb，Pa'为天线增益，Pa'当处于不同的位置的时候会不同，Pb为挡板导致的衰减；计算Pb＝Ps+Pa'-Pd-RSSIY，Pb值最大的方向为节点之间的相对方向。

图5所示为根据本发明实施方式的节点之间空间方向坐标示意图。其中R点为无线电挡板，坐标作为(m_x，m_y，m_z)，在(x，y，z)坐标系中与x轴、y轴、z轴之间的夹角分别为(X，Y，Z)。因此坐标或者夹角对应的方向就是节点1到节点2的方向。根据没有挡板时的RSSI(RSSI_Normal)减去有挡板时的RSSI(RSSI_Board)之差的最大值位置既可以计算得出节点2方向为：

(m_x，m_y，m_z)＝(x，y，z)@max(RSSI_Normal-RSSI_Board)。

若挡板在外侧，则方向为中心点指向挡板的方向；若挡板在内侧，则方向为挡板指向中心点的方向。

图6所示为根据本发明实施方式的挡板在外侧时RSSI变化示意图。可以知道，根据图5得到的X、Y、Z角度的比值越大表示RSSI的变化越大，变化最大时则表示对应的方向为第二物体的方向。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。