CN104053230A - 一种基于蓝牙协议的测距方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种基于蓝牙协议的测距方法,获取主从蓝牙设备交互时的RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication接收信号强度指示)值,经数据挖掘之后,将最终的RSSI值代入RSSI与距离的衰落模型当中,求取距离d。该发明专利应用数据挖掘技术,消除多径效应对RSSI值干扰,大大提高测距精度;该发明专利弥补了现有的测距装置近距离测距功能的缺失,在近距离测距方面精度控制在8cm以内。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于蓝牙协议的测距方法。
背景技术
众所周知,应用无线技术测量距离的装置有很多种。如大家都熟悉的GPS定位***,里面就应用到了测距技术;当然,应用蓝牙协议的测距装置同样存在。它们的基本原理是利用蓝牙设备主从机交互时的RSSI值,应用RSSI值与距离的衰落模型,从而换算得出距离。但是,GPS定位方法不适用于室内测距,测距精度很差;而部分蓝牙测距装置应用的是2010年以前的蓝牙协议版本(蓝牙3.0版本及以下),已经不再适用,并且它们都有共同的缺点:定位精度差,近距离测距功能缺失。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种基于蓝牙协议的测距方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种基于蓝牙协议的测距方法,该方法在基于蓝牙协议的测距***上实现,所述测距***包括单片机、第一蓝牙模块和安卓***智能手机,所述安卓***智能手机具有第二蓝牙模块,该方法包括以下步骤:
(1)单片机设置第一蓝牙模块为可见状态,第一蓝牙模块发射信号;
(2)安卓***智能手机通过手机上的第二蓝牙模块接收第一蓝牙模块发出的信号;
(3)从第二蓝牙模块接收到的信号中提取RSSI值;
(4)将提取的RSSI值设为初始的集合,然后应用K-means聚类算法消除多径效应对RSSI值的干扰,得到消除干扰后的RSSI值;
(5)将步骤(4)得到的RSSI值代入RSSI与距离的衰落模型当中,从而求得距离d,所述RSSI与距离的衰落模型为:
;
所述衰落模型中的A为第一蓝牙模块和安卓***智能手机的距离为1米时的信号接收强度,为信号参数因子,A与通过以下方式得到:
(5.1)将单片机和第一蓝牙模块置于距离安卓***智能手机1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m处;单片机设置第一蓝牙模块为可见状态,第一蓝牙模块在距离安卓***智能手机的1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m处发射信号;
(5.2)重复步骤(1)-(4),对应不同的距离得到不同的RSSI值;
(5.3)根据步骤(5.2)得到的7个RSSI值和步骤(1)中相应的7个已知距离,通过最小二乘法,得到,A与。
本发明的有益效果是,运用数据挖掘技术,可以有效地消除多径效应对RSSI值造成的干扰,从而提高测距精度。
附图说明
图1是软件的主要模块;
图2是实验测试结果图。
具体实施方式
一种基于蓝牙协议的测距方法,该方法在基于蓝牙协议的测距***上实现,所述测距***包括单片机、第一蓝牙模块和安卓***智能手机,所述安卓***智能手机具有第二蓝牙模块,该方法包括以下步骤:
(1)求取RSSI与距离的衰落模型中的参数因子A与:
(1.1)将单片机和第一蓝牙模块置于距离安卓***智能手机1m处;
(1.2)单片机设置第一蓝牙模块为可见状态,第一蓝牙模块在距离安卓***智能手机1m处发射信号;
(1.3)安卓***智能手机通过手机上的第二蓝牙模块接收第一蓝牙模块发出的信号;
(1.4)从第二蓝牙模块接收到的信号中提取RSSI值;
(1.5)将提取的多个RSSI值设为初始的集合,然后应用K-means聚类算法消除多径效应对RSSI值的干扰,得到距离为1m时,消除干扰后的RSSI值为-53.3dBm;
(1.6)将单片机和第一蓝牙模块置于距离安卓***智能手机2m、3m、4m、5m、6m、7m处,重复步骤(1.1)-(1.5),对应不同的距离得到不同的RSSI值: 距离为2m、3m、4m、5m、6m、7m时的RSSI值依次为-60.4dBm,-62.8dBm,-65.4dBm,-69.4dBm,-72.6dBm,-75.1dBm;
(1.7)根据步骤(1.6)得到的7个RSSI值和步骤(1.1)中相应的7个已知距离,通过最小二乘法,得到,A= -52.4007与= 2.4901。
(2)将第一蓝牙模块置于待测距离处,单片机设置第一蓝牙模块为可见状态,第一蓝牙模块发射信号;
(3)安卓***智能手机通过手机上的第二蓝牙模块接收第一蓝牙模块发出的信号;
(4)从步骤(3)中第二蓝牙模块接收到的信号中提取RSSI值;
(5)将步骤(4)提取的RSSI值设为初始的集合,然后应用K-means聚类算法消除多径效应对RSSI值的干扰,得到消除干扰后的RSSI值;
(6)将步骤(5)得到的RSSI值代入RSSI与距离的衰落模型当中,从而求得距离d,所述RSSI与距离的衰落模型为:
;
式中,A= -52.4007,= 2.4901。
如图2所示,该方法测得的距离d与实际距离之间的误差在8cm以内。
Claims (1)
1.一种基于蓝牙协议的测距方法,该方法在基于蓝牙协议的测距***上实现,所述测距***包括单片机、第一蓝牙模块和安卓***智能手机等,所述安卓***智能手机具有第二蓝牙模块,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)单片机设置第一蓝牙模块为可见状态,第一蓝牙模块发射信号;
(2)安卓***智能手机通过手机上的第二蓝牙模块接收第一蓝牙模块发出的信号;
(3)从第二蓝牙模块接收到的信号中提取RSSI值;
(4)将提取的RSSI值设为初始的集合,然后应用K-means聚类算法消除多径效应对RSSI值的干扰,得到消除干扰后的RSSI值;
(5)将步骤(4)得到的RSSI值代入RSSI与距离的衰落模型当中,从而求得距离d;
所述RSSI与距离的衰落模型为 ;
式中,A为第一蓝牙模块和安卓***智能手机的距离为1米时的信号接收强度,为信号参数因子,A与通过以下方式得到:
(5.1)将单片机和第一蓝牙模块置于距离安卓***智能手机1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m处;单片机设置第一蓝牙模块为可见状态,第一蓝牙模块在距离安卓***智能手机的1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m处发射信号;
(5.2)重复步骤(1)-(4),对应不同的距离得到不同的RSSI值;
(5.3)根据步骤(5.2)得到的7个RSSI值和步骤(1)中相应的7个已知距离,通过最小二乘法,得到A与。
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