[发明专利]基于蓝牙AOA技术的高尔夫球定位系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于蓝牙AOA技术的高尔夫球定位系统及方法。本发明根据架设蓝牙天线矩阵，通过天线阵列捕获BLE发出的同相样本和正交样本，通过这些样本计算天线阵列各个原件接收到的无线电信号的相位差；然后以一系列相位差作为参数，根据空间拟合算法计算高尔夫球位置坐标，同时根据高尔夫球的动态定位轨迹，通过线性回归算法来计算运动线路，最终预测定位坐标，以这两个坐标的中间点作为最终坐标。本发明采用定位纠错算法和线性回归算法对不同地形和不同天气建立不同的动态预测运动轨迹，根据当前区域的预测误差调整特征预测值，定位的准确度高；使用蓝牙BLE5.1以上版本的硬件装置，工作范围广阔，网络布点数量少，成本低，能耗低。

技术领域

本发明属于定位技术领域，涉及一种基于蓝牙AOA技术的高尔夫球定位系统及方法。

背景技术

传统定位技术主要包括卫星定位、超声波定位、基站定位、RFID定位和蓝牙RSSI定位技术。但是上述技术都存在种种问题，比如实施方法复杂、成本偏高、精确度低等等。对于高尔夫定位系统来说，需要精确定位高尔夫球的落点位置，减少高尔夫球的寻球时间。

现今蓝牙SIG组织推出蓝牙BLE 5.1标准，具备寻向功能定位精度可达厘米级，而蓝牙RSSI定位精度为1到10米。它提供两种不同定位方法，AoA到达角和AOD出发角，其基本原理是发射机发射正弦波信号，接收机接收信号并计算相位。因此提出了一种基于蓝牙AOA技术的高尔夫球定位系统及方法，用于高尔夫球的落点位置的精确定位，便于寻球。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于蓝牙AOA技术的高尔夫球定位系统及方法。根据架设蓝牙天线矩阵，通过天线阵列捕获BLE发出的同相样本和正交样本，通过样本数据计算天线阵列接收到的无线电信号的相位差；然后以一系列相位差作为参数，根据空间拟合算法计算高尔夫球位置坐标，然后以一个时间段的高尔夫球的动态定位轨迹，通过线性回归算法来计算运动线路，预测球体的最终坐标，最后通过影响因子再次优化最终坐标点的坐标。

本发明基于蓝牙信标线性矩阵、蓝牙芯片实现，蓝牙信标线性矩阵均匀的布设在高尔夫球场内，沿矩形网格放置蓝牙天线元件，蓝牙天线元件为4x4阵列；球场以10米*10米作为一个区域，建立影响因子数据库，每个区域存放不同天气地形的影响因子，用于纠正预测误差。在高尔夫球内部安装一个支持蓝牙BLE5.1版本的蓝牙芯片，用于发射位置信号；

基于上述系统，有如下高尔夫球定位方法：

当高尔夫球落到某个矩形天线矩阵中，矩阵中4个点两两匹配，通过不同天线的相位差计算同相样本和正交样本，然后将6组计算结果发送到云端定位服务器；

定位服务器接收到数据后，根据AoA算法计算出6组实际的坐标，然后通过定位纠错算法继续计算出t时刻的精确的位置Pos_t。

在高尔夫球停止运动之前，定位服务器以设定周期N计算高尔夫球的位置数值，通过线性回归算法拟合出高尔夫球在周期N内的运动轨迹曲线函数LinearRegPos。

当高尔夫球停止运动后，首先根据LinearRegPos计算坐标Pos₀，然后根据Pos₀和当前天气情况，从影响因子数据库中取出Pos₀所处区域的特征预测值σ_his，计算坐标Pos₁，以这两个坐标的中间点作为最终坐标。

找到高尔夫球后，通过人工测量发送的真实坐标Pos_r，计算出所处区域的预测误差σ_cur，当该区域误差达到设定阈值时，调整该区域在影响因子数据库的特征预测值σ_his。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：