CN104507155B - 一种有源节点的组网同步与管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有源节点的组网同步与管理方法，包括：（1）信标节点在正常工作时包括广播模式和监听模式；（2）检查信标节点状态和时钟同步；（3）第一信标节点在接受到一级管理广播后进行时钟同步；（4）第一信标节点在接受到一级管理广播后改变工作模式；（5）第二信标节点在接收到二级管理广播后改变工作模式；（6）ID合并；（7）蓝牙管理设备所述自身ID和所述周边节点ID。通过上述方式，本发明有源节点的组网同步与管理方法具有便捷地实现全网时间校准、以节点作为传递、无需设备无死角覆盖等优点，在有源节点的组网同步与管理方法的普及上有着广泛的市场前景。

Description

一种有源节点的组网同步与管理方法

技术领域

本发明涉及信息领域，特别是涉及一种有源节点的组网同步与管理方法。

背景技术

在卫星导航***难以覆盖的室内环境，位置服务的需求日益迫切。人们80%以上的时间处于室内环境，随着社会现代化建设的不断发展，大型建筑的日益增多，室内位置服务的需求正不断增加。安全监控、商业及个人位置服务、大型场馆管管理、特殊人群监护等领域都需要使用准确的室内定位信息，特别是在应对紧急疏散等应急场景时，室内定位信息更是显得尤为重要。随着室内位置服务的需求日益迫切，位置服务正开始由室外导航向室内外无缝导航进行转变。

我国手机用户已达10亿，与位置服务相关的用户数量已超过5亿，发展迅猛。占领手机用户的室内定位市场成为位置服务中的竞争热点。

iBeacon是苹果公司推出的定位信标节点，手机可测量到iBeacon（蓝牙）节点的接收强度，从而确定自己的位置。利用iBeacon节点可进行手机导航、优惠信息推送，会员积分获取等一系列服务。

对于iBeacon***而言，如何管理iBeacon节点并保证iBeacon节点的安全性成为其应用推广的重要一环。iBeacon通过广播自己的ID号来实现身份的辨识，手机通过接受不同节点的信号强度进行定位。iBeacon广播的ID号由 “UUID”+“marjor”+“minor”三部分组成。由于iBeacon的协议是公开的，安卓手机可扫描到现场的所有节点的完整ID信息，，因此存在至少以下三方面安全应用问题，限制了其应用的普及：

（1）商家A部署iBeacon节点，进行定位导航，B可以扫描节点的ID号，然后在不需要硬件投入的情况下利用A部署的节点同样进行定位导航服务，这时iBeacon实际部署方A所不愿意看到的；

（2）商家A部署iBeacon节点，进行基于优惠信息推送，竞争对手B可以扫描节点的ID号，从而仿冒出一批同样ID的节点在商场A部署，导致商家A的定位***完全陷入混乱；

（3）商家A部署iBeacon节点，进行基于位置的优惠信息推送、会员积分等活动（如到店有优惠、到店增加积分等）。B可以扫描节点的ID号，从而仿冒出一批同样ID的节点出售，用于刷积分等恶意行为。

此外，iBeacon节点只能进行信号广播，无法将自身的信息回传给后台，如何管理节点，发现节点是否丢失或不发信号，成为***运营中的一大难题。

为解决节点被仿冒、盗用的问题，目前有发明提出了节点动态加密技术，节点的ID随时间按照一定规律动态变化，手机根据当前时间，进行解调。但该方法需要节点和手机的时候同步。由于节点的时间会逐渐跑偏，因此每隔一段时间需要对节点进行一次时间校正，该过程较为麻烦。

在节点管理方面，目前的最新方法是安装蓝牙网关，蓝牙网关探测周边蓝牙信标（iBeacon）节点，将检测情况上报至管理服务器。但由于蓝牙定位节点的信号发射功率低，因此蓝牙网管探测距离有限，在商场中基本隔一面墙就收不到信号了，因此要实现商场定位***的完全监控，需要大量的蓝牙网关，硬件成本与施工成本都很高。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种有源节点的组网同步与管理方法，通过先校准周边节点、再由周边节点向***节点校准时间以实现全网时间同步校准，并且再用节点传递来代替了以往蓝牙设备无死角覆盖的需要，节约成本、方便快捷、经济实用，在有源节点的组网同步与管理方法的普及上有着广泛的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明提供一种有源节点的组网同步与管理方法，包括以下步骤：

（1）信标节点在正常工作时包括广播模式和监听模式，在每发送一段时间的广播信号后切换至监听模式，停止发送广播、用于监听其他节点的信号；

（2）检查信标节点状态和时钟同步：蓝牙管理设备向周边的距离较近的第一信标节点发出一级管理广播，使得第一信标节点进入状态检查及时钟同步模式，其中所述一级管理广播包括一级广播标识、时间信息、时间更新版本号和验证码；

（3）第一信标节点在接受到一级管理广播后进行时钟同步：检查一级管理广播中的时间更新版本号是否高于当前自己所使用的时间更新版本号，如果是，则检查一级管理广播中的验证码与所述时间更新版本号是否吻合，如果吻合，则第一信标节点调整自身的内部时间与所述时间信息一致并将自身所使用的时间更新版本号升级至当前的时间更新版本号，完成时钟同步过程。

在本发明一个较佳实施例中，（4）第一信标节点在接受到一级管理广播后进行改变工作模式，

（a）第一信标节点向距离蓝牙管理设备较远的第二信标节点发出二级管理广播，所述二级管理广播包括二级广播标识、自身ID、时间信息、时间更新版本号、验证码和周边节点ID，

（b）第一信标节点调整广播模式与监听模式的时间比例；

（5）距离蓝牙管理设备较远的第二信标节点在监听模式下接收到二级管理广播后改变工作模式，

（c）检查二级管理广播中的时间更新版本号是否高于当前自己所使用的时间更新版本号，如果是，则检查二级管理广播中的验证码与所述时间更新版本号是否吻合，如果吻合，则第二信标节点调整自身的内部时间与所述时间信息一致并将自身所使用的时间更新版本号升级至当前的时间更新版本号，完成时钟同步过程，

（d）接收到二级管理广播的第二信标节点向发出二级管理广播的第一信标节点发出三级管理广播，进而通过第一信标节点向蓝牙管理设备返回自身的情况，其中所述三级管理广播包括三级广播标识、自身ID、时间信息、时间更新版本号、验证码和周边节点ID，

（e）第二信标节点调整广播模式与监听模式的时间比例；

（6）监听到三级管理广播的第一信标节点将该第二信标节点的ID以及接收到所有广播的节点的ID合并并显示在自身的所述周边节点ID中，作为自己的广播报文；

（7）蓝牙管理设备在一段时间后检查所有信标节点的广播中的所述自身ID和所述周边节点ID，以此作为当前环境所有正在工作的定位节点，实现对信标节点工作状态的检测。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（3）、（4）、（5）中的所述时钟同步过程中，当信标节点检测到超过第二预设值的时间间隔内没有收到时间信息，则该信标节点不再启动与时钟有关的如加密等各项功能，仍能作为普通节点在定位***中有效应用。

在本发明一个较佳实施例中，所述第二预设值大于6个月。

在本发明一个较佳实施例中，所述蓝牙管理设备均匀分布。

在本发明一个较佳实施例中，所述蓝牙管理设备包括蓝牙网管或者手机。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（2）中的所述蓝牙管理设备发出的一级管理广播采用人工模式或者定时模式。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（3）、（4）、（5）中的所述时钟同步过程中，当信标节点检测到自己的时间与收到的时间信息的差值大于第一预设值时，则该信标节点不再启动与时钟有关的如加密等各项功能，仍能作为普通节点在定位***中有效应用。

在本发明一个较佳实施例中，所述第一预设值大于30min。

在本发明一个较佳实施例中，步骤（3）、（4）中调整广播模式与监听模式的时间比例中，监听模式相对于正常工作时的时间增加。

本发明的有益效果是：本发明有源节点的组网同步与管理方法具有便捷地实现全网时间校准、以节点作为传递、无需设备无死角覆盖等优点，在有源节点的组网同步与管理方法的普及上有着广泛的市场前景。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

一种有源节点的组网同步与管理方法，包括以下步骤：

（1）信标节点在正常工作时包括广播模式和监听模式，在每发送一段时间的广播信号（如2分钟）后切换至监听模式（如1秒钟），停止发送广播、用于监听其他节点的信号；

（2）检查信标节点状态和时钟同步：当需要检查节点状态及时钟同步时，由蓝牙管理设备向周边的距离较近的第一信标节点发出一级管理广播，使得第一信标节点进入状态检查及时钟同步模式，其中所述一级管理广播包括一级广播标识、时间信息、时间更新版本号和验证码，时间更新时需检查验证码，防止其他人恶意模仿广播格式，修改节点时间，导致节点随时间的动态加密发生错误；

（3）第一信标节点在接受到一级管理广播后进行时钟同步：检查一级管理广播中的时间更新版本号是否高于当前自己所使用的时间更新版本号，如果是，则检查一级管理广播中的验证码与所述时间更新版本号是否吻合，如果吻合，则第一信标节点调整自身的内部时间与所述时间信息一致并将自身所使用的时间更新版本号升级至当前的时间更新版本号，完成时钟同步过程。

优选地，（4）第一信标节点在接受到一级管理广播后改变工作状态，

（a）第一信标节点向距离蓝牙管理设备较远的第二信标节点发出二级管理广播，所述二级管理广播包括二级广播标识、自身ID、时间信息、时间更新版本号、验证码和周边节点ID，

（b）第一信标节点调整广播模式与监听模式的时间比例（如6:1）；

（5）距离蓝牙管理设备较远的第二信标节点在监听模式下接收到二级管理广播后改变工作模式，

（c）检查二级管理广播中的时间更新版本号是否高于当前自己所使用的时间更新版本号，如果是，则检查二级管理广播中的验证码与所述时间更新版本号是否吻合，如果吻合，则第二信标节点调整自身的内部时间与所述时间信息一致并将自身所使用的时间更新版本号升级至当前的时间更新版本号，完成时钟同步过程，

（d）接收到二级管理广播的第二信标节点向发出二级管理广播的第一信标节点发出三级管理广播，进而通过第一信标节点向蓝牙管理设备返回自身的情况，其中所述三级管理广播包括三级广播标识、自身ID、时间信息、时间更新版本号、验证码和周边节点ID，

（e）第二信标节点调整广播模式与监听模式的时间比例（如6:1）；

（6）节点距离蓝牙管理设备较远，信号无法直接被蓝牙管理设备收到，需要其他节点中继，使蓝牙管理设备知道该节点的存在，监听到三级管理广播的第一信标节点将该第二信标节点的ID以及接收到所有广播的节点的ID合并并显示在自身的所述周边节点ID中，作为自己的广播报文；

（7）蓝牙管理设备在一段时间后检查所有信标节点的广播中的所述自身ID和所述周边节点ID，以此作为当前环境所有正在工作的定位节点，实现对信标节点工作状态的检测。

优选地，步骤（3）、（4）中的所述时钟同步过程中，当信标节点检测到超过第二预设值的时间间隔内没有收到时间信息，说明该节点的时间可能以累计较大误差，则该信标节点不再启动与时钟有关的如加密等各项功能，仍能作为普通节点在定位***中有效应用。

优选地，所述第二预设值大于6个月。

优选地，所述蓝牙管理设备均匀分布，不需要全场无缝覆盖，只需要在场馆内均匀的覆盖部分节点即可，代替了以往蓝牙管理设备大批量、无缝无死角连接的需要，大大降低了成本，提高了经济效益、方便快捷。

优选地，所述蓝牙管理设备包括预先安装好的蓝牙网管或者手机等设备。

优选地，步骤（2）中的所述蓝牙管理设备发出的一级管理广播采用人工模式手动发起或者定时模式自动发起。

优选地，所述定时模式为每天凌晨0-4点自动发起。

优选地，步骤（3）、（4）、（5）中的所述时钟同步过程中，当信标节点检测到自己的时间与收到的时间信息的差值大于第一预设值时，说明该节点的时钟芯片出现了问题，误差较大，则该信标节点不再启动与时钟有关的如加密等各项功能，仍能作为普通节点在定位***中有效应用。

优选地，所述第一预设值大于30min。

优选地，步骤（3）、（4）、（5）中调整广播模式与监听模式的时间比例中，监听模式相对于正常工作时的时间增加。

本发明有源节点的组网同步与管理方法的有益效果是：

一、通过先校准周边节点、再由周边节点向***节点校准时间以实现全网时间同步校准，方便快捷、经济实用；

二、通过以节点为中介来向外传递广播，代替了以往蓝牙设备无死角覆盖的需要，节约成本；

三，通过版本号与验证码来验证身份，在时间同步过程中防止了恶意配置，安全性高；

四、如果节点长时间没有获取时间更新信息或发现时间更新信息与自身时间差距过大，节点不再随时间加密，但仍可当做普通节点在定位***中继续使用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）信标节点在正常工作时包括广播模式和监听模式，在每发送一段时间的广播信号后切换至监听模式，停止发送广播、用于监听其他节点的信号；

（2）检查信标节点状态和时钟同步：蓝牙管理设备向周边的距离较近的第一信标节点发出一级管理广播，使得第一信标节点进入状态检查及时钟同步模式，其中所述一级管理广播包括一级广播标识、时间信息、时间更新版本号和验证码；

（3）第一信标节点在接收到一级管理广播后进行时钟同步：检查一级管理广播中的时间更新版本号是否高于当前自己所使用的时间更新版本号，如果是，则检查一级管理广播中的验证码与所述时间更新版本号是否吻合，如果吻合，则第一信标节点调整自身的内部时间与所述时间信息一致并将自身所使用的时间更新版本号升级至当前的时间更新版本号，完成时钟同步过程；

（4）第一信标节点在接收到一级管理广播后进行改变工作模式，

（a）第一信标节点向距离蓝牙管理设备较远的第二信标节点发出二级管理广播，所述二级管理广播包括二级广播标识、自身ID、时间信息、时间更新版本号、验证码和周边节点ID，

（b）第一信标节点调整广播模式与监听模式的时间比例；

（5）距离蓝牙管理设备较远的第二信标节点在监听模式下接收到二级管理广播后改变工作模式，

（c）检查二级管理广播中的时间更新版本号是否高于当前自己所使用的时间更新版本号，如果是，则检查二级管理广播中的验证码与所述时间更新版本号是否吻合，如果吻合，则第二信标节点调整自身的内部时间与所述时间信息一致并将自身所使用的时间更新版本号升级至当前的时间更新版本号，完成时钟同步过程，

（d）接收到二级管理广播的第二信标节点向发出二级管理广播的第一信标节点发出三级管理广播，进而通过第一信标节点向蓝牙管理设备返回自身的情况，其中所述三级管理广播包括三级广播标识、自身ID、时间信息、时间更新版本号、验证码和周边节点ID，

（e）第二信标节点调整广播模式与监听模式的时间比例；

（6）监听到三级管理广播的第一信标节点将该第二信标节点的ID以及接收到所有广播的节点的ID合并并显示在自身的所述周边节点ID中，作为自己的广播报文；

（7）蓝牙管理设备在一段时间后检查所有信标节点的广播中的所述自身ID和所述周边节点ID，以此作为当前环境所有正在工作的定位节点，实现对信标节点工作状态的检测。

2.根据权利要求1所述的有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，步骤（3）、（4）、（5）中的所述时钟同步过程中，当信标节点检测到超过第二预设值的时间间隔内没有收到时间信息，则该信标节点不再启动与时钟有关的如加密等各项功能，仍能作为普通节点在定位***中有效应用。

3.根据权利要求2所述的有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，所述第二预设值大于6个月。

4.根据权利要求1所述的有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，所述蓝牙管理设备均匀分布。

5.根据权利要求1所述的有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，所述蓝牙管理设备包括蓝牙网管或者手机。

6.根据权利要求1所述的有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，步骤（2）中的所述蓝牙管理设备发出的一级管理广播采用人工模式或者定时模式。

7.根据权利要求1所述的有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，步骤（3）、（4）、（5）中的所述时钟同步过程中，当信标节点检测到自己的时间与收到的时间信息的差值大于第一预设值时，则该信标节点不再启动与时钟有关的如加密等各项功能，仍能作为普通节点在定位***中有效应用。

8.根据权利要求7所述的有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，所述第一预设值大于30min。

9.根据权利要求1所述的有源节点的组网同步与管理方法，其特征在于，步骤（3）、（4）中调整广播模式与监听模式的时间比例中，监听模式相对于正常工作时的时间增加。