[发明专利]蓝牙定位系统及蓝牙定位方法

说明书

本发明提出的蓝牙天线装置中的蓝牙天线阵列为四个以上等距直线排列的蓝牙天线，且两两相邻的蓝牙天线信号馈入点之间的距离不大于一个蓝牙波长。本发明同时提出一套蓝牙定位系统，包括蓝牙发射模块和蓝牙接收模块，蓝牙接收模块的蓝牙天线阵列接收到蓝牙信号后，对蓝牙信号到达蓝牙天线信号馈入点时的位置参数进行测量与计算，位置参数至少包括入射蓝牙信号的入射角和相位，再通过三角函数算法得出蓝牙装置的相对位置进而完成定位。本发明提出的定位方法利用内部处理器芯片得到的蓝牙封包数据组传输时间，依不同天线的微波路径差，产生出不同天线间各自封包数据组的到达时间差，转换此时间差为正弦波的相位差及到达角度的计算，而完成测量与定位。

技术领域

本发明涉及无线电定向的领域，尤其涉及一种通过蓝牙实现的定位技术。

背景技术

近年来，随着用户需求的增加，无线定位技术受到越来越多的关注，推动了对无线定位技术的研究及测距技术的发展。如何尽可能地利用现存网络资源，低成本地实现对用户的精确定位一直是研究的焦点。

现有的室内定位方法主要有激光定位法和红外定位法，然而：

1、激光定位法：同墙上的两颗激光传感器识别佩戴者佩戴的机身上的位置追踪传感器，从而获得位置和方向信息，由于激光的扫射面积有限，因此其定位空间受到激光射程的限制。

2、红外定位法：被定位物体上布满标记点，利用红外发光装置发射出红外光线照射在标记点上，这种标记点表面为反光材料，增强其对照明近红外光的反射能力，从而达到图像中标记球与周围环境明显区分的目的，近红外摄像机捕捉到目标物上标记点所反射的红外光后，将多台摄像机从不同角度采集到的图像传输到计算机中，再通过视觉算法过滤掉无用的信息，从而获得标记点的位置。该定位方式造价成本昂贵，应用该范围也局限，不利于不熟更大空间的室内环境。

现有技术CN101776746A公开了一种近距离或室内空间的定位方法与系统，具体是一种信号到达角度(Angle-of-Arrival:AOA)定位与信号波程差测量装置和方法，使用阅读器经发送天线发出射频信号，使待定位的应答器利用应答器天线接收阅读器发送的射频信号，信号处理完毕依然采用调制后的射频信号返回阅读器，使阅读器对高频信号进行调制解调，输出解调后的低频正弦波信号，结合三角函数计算应答器反射信号与阅读器的夹角，再根据天线的距离完成对应答器的定位。

上述现有技术采用的是射频信号，而射频信号较蓝牙信号信号强度较小，传输速度慢，有明显的延迟感等缺点，采集到的反射信号会更弱，这会很大程度地影响计算得精度。

现有技术CN106405495A公开了一种VR设备定位系统，包括一个VR设备、天线阵列、蓝牙数据采集模块、以及数据处理服务端，所述VR设备每一个均带有一个唯一的电子标签，并以蓝牙方式广播自身的电子标签信息，所述天线阵列用于接收电子标签信息，并确定对应电子标签到达天线阵列的角度信息，并确定对应电子标签到达天线阵列的角度信息，然后发送给蓝牙数据采集模块，再通过现有的AOA算法得到每一个VR设备的具体位置坐标值。

上述现有技术中天线阵列由多个用于接收蓝牙信号的定向天线构成，各定向天线采用平均间隔分布和立体空间轴向分布的方式设置，天线阵列设有一个顶部节点及多个平向节点，各个平向节点围绕顶部节点均匀间隔分布，分别构成X轴、Y轴和Z轴，每个顶部节点和各个平向节点各布设有一个或多个定向天线。这样的天线阵列结构所占的空间和对天线的需求都较大，而天线布局较为密集，相互之间也容易产生电磁干扰，影响测量精度。

现有的AOA算法，即基于到达角度测距的定位算法，通过某些硬件设备感知发射节点信号的到达方向，计算接收节点和锚节点之间的相对方位或角度，然后再利用三角测量法或其他方式计算出未知节点的位置。在实际计算中，在信号发射到接收的极短的时间内，天线阵列接收到蓝牙信号而测出的到达角度的信息很难绝对精确，从而也会对设备定位的计算有影响。