CN107087252A - 一种蓝牙广播进行数据传输的方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种通过蓝牙广播传输数据的方法，主要包括数据采集前端进行数据的采集、数据采集前端将采集的数据放在蓝牙广播包的指定位置、数据采集前端通过蓝牙广播的方式将广播包进行广播出去、数据处理终端接收采集前端发送的数据，并将数据进行数据处理几个步骤。按照该种方法进行数据传输，可以极大地降低传输速率非常低的情况下数据采集前端的功耗，从而进一步延长数据采集前端的工作时间。

Description

一种蓝牙广播进行数据传输的方法

技术领域

本发明实施例涉及技术领域，尤其涉及蓝牙广播传输数据的方法。

背景技术

低功耗蓝牙起源于Wibree技术，但最终被整合进了蓝牙，随着低功耗蓝牙技术及硬件的不断发展，低功耗也逐步提高，目前是无线医疗产品理想方案。

近几年医疗技术的快速发展，越来越多的医疗产品使用蓝牙通信技术，但都是基于建立连接情况下进行数据通讯。低功耗蓝牙的问世，更加巩固了蓝牙技术在医疗器械行业的重要地位。只有在发送数据的同时产生较大的功耗，但是完善复杂的通讯机制也导致有效数据通讯在数据链中占比很少，发送大量附加信息保证功能性的同时也导致发送时间过长，功耗仍有很大降低的空间。

发明内容

有鉴于此，本发明提出来一种可以解决上述问题或至少能部分解决上述问题的数据采集中利用蓝牙广播方式。

本发明实施例提供一种蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，主要包括以下几个步骤：

A、数据采集前端进行数据的采集。

B、数据采集前端将采集的数据放在蓝牙广播包的指定位置。

C、数据采集前端通过蓝牙广播的方式将广播包进行广播出去。

D、数据处理终端接收采集前端发送的数据，并将数据进行相关的处理。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤A中，数据采集前端采集的数据为变化缓慢的数据，采样率不超过10Hz。。

可选地，在本发明一具体实施例中，广播数据包中含有存放采集数据的数据单元。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤A中，数据采集前端采集的数据可以是数字信号或者是模拟信号。。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤A中，数据采集前端采集的数据为变化缓慢的数据，采样率不超过10Hz。，

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤A中，数据采集前端对模拟信号需要进行数字化处理。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤B中，蓝牙广播包为无法建立连接的广播包。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤C中，蓝牙广播的时间间隔不低于100ms。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤D中，数据处理终端的处理方式包括数据中转，数据显示或数据留存。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤D中，数据处理终端可以接收不少于一个的数据前端的数据。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤D中，数据处理终端只接收指定的一个数据采集前端时，首次匹配的方式为提前靠近进行识别。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤D中，数据处理终端具有对前端采集终端的定位功能。

可选地，在本发明一具体实施例中，步骤D中，数据处理终端具有通信距离计算的功能。

由以上技术方案可见，本发明实施通过前端数据采集，然后数据以蓝牙广播的形式进行数据的传送，进一步降低了蓝牙传输过程中的功耗。同时增加了许多新的特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为包含整个蓝牙采集数据广播传输方法的具体实施例的示意图。

图2为为蓝牙广播包的数据格式图。

图3.本发明实施例中蓝牙工作时使用电流对比图示。

图4本发明实施例中传统蓝牙通信方式与广播通信方式的对比

图5本发明实施例中为蓝牙广播数据分组数据单元包含信息

图6为本发明实施例中广播数据多次采集数据优化方案。

具体实施方式

当然，实施本发明实施例的任一技术方案必不一定需要同时达到以上的所有优点。

为了使本领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明实施例保护的范围。

下面结合本发明实施例附图进一步说明本发明实施例具体实现。本发明实施例中包括如下四个步骤：

步骤A、数据采集前端进行数据的采集。

步骤B、数据采集前端将采集的数据放在蓝牙广播包的指定位置。

步骤C、数据采集前端通过蓝牙广播的方式将广播包进行广播出去。

步骤D、数据处理终端接收采集前端发送的数据，并将数据进行相关的处理。

如图1所示，为包含整个蓝牙采集数据广播传输方法的具体实施例的示意图，具体包含前端采集传感器101、带有蓝牙功能的数据采集主机102、具有后端接收主机103、显示器105和数据连接线104。其中，所述数据采集前端包括前端采集传感器101、带有蓝牙功能的数据采集主机102，所述数据处理终端包括后端接收主机103、显示器105和数据连接线104。首先，前端采集传感器101将物理量转换为电信号，由数据采集前端102完成电信号的采集，一般情况下为信号数字化处理，即转换为数字信号以待后期的数据处理。接下来，数据采集前端102开启蓝牙通信，将上步数字化之后的数据放置在蓝牙广播包的指定位置中。

如图2所示，为蓝牙广播包的数据格式图。一个蓝牙广播包通常由前导、接入地址、报头、数据包长度、校验码和广播包数据组成。前导是一个8比特的交替序列。他不是01010101就是10101010，取决于接入地址的第一个比特。广播接入地址：固定为0x8E89BED6，在广播、扫描、发起连接时使用。广播报文的报头包含4bit广播报文类型、2bit保留位、1bit发送地址类型和1bit接收地址类型。发送地址类型和接收地址类型指示了设备使用公共地址(Public Address)还是随机地址(Random Address)。公共地址和随机地址的长度一样，都包含6个字节共48位。蓝牙设备至少要拥有这两种地址类型中的一种，当然也可以同时拥有这两种地址类型。广播报文：长度域包含6个比特，有效值的范围是6～37。蓝牙采用的是24位CRC校验。CRC对报头、长度和数据进行计算。所述步骤B中的指定位置即为蓝牙广播包的数据位置，具体长度由被采集数据来决定，最长不超过27个字节。

如发明实施例中，当数据采集主机102将采集数据放置在蓝牙广播包的数据区以后，数据采集主机102通过蓝牙广播的形式将广播包以无线的形式发送出来，最终后端接收主机103接收到蓝牙广播包信号以后，在蓝牙广播包的指定数据区处将采集数据取出，然后通过数据连接线104将数据发送给显示器105，显示器105将采集数据进行显示。

具体地，在本实施例中，数据采集终端采集的数据为变化缓慢的数据，采样率不超过10Hz。如图3所示，在蓝牙通信的过程中，蓝牙主要在发送数据时消耗能量。传统的蓝牙进行数据通信前需要进行建立连接过程，建立连接过程需要先进行广播，然后响应主机发起的连接，进行连接。连接成功后，在具体通信过程中，所有的通信都发生在两个设备的连接事件期间。连接事件周期的发生，按照连接参数指定的间隔联系，每个事件发生的某个数据通道(0-36)，调频增量参数决定了下次连接时间发生的通道，在每个连接时间期间，主机先发送，从机会在150us之后做出回应，即使一个连接事件发生，双方都没有数据发送。这允许两个设备都承认对方仍然存在并保持活跃的连接。蓝牙在发送数据时需要大电流工作，产生耗能。传统蓝牙通信即使不需要发送数据也需要唤醒蓝牙进行发送响应。而广播方式是只有发送数据时才唤醒蓝牙发送数据，降低了功耗。发送时间间隔越长，广播发送的优势越加明显。如图4。进一步的，蓝牙广播的时间间隔不低于100ms。

具体地，在本实施例中，数据采集前端采集的数据可以是数字信号或者是模拟信号。进一步的，如果待采集的信号是模拟信号，需要对模拟信号而言通常需要做数字化处理。

具体地，在本实施例中，蓝牙广播包为无法建立连接的广播包。低功耗蓝牙广播类型可设置成以下四种，可连续无定向广播，可连接定向广播，可扫描无定向广播，不可连接无定向广播。所谓定向和无定向是针对广播的对象而言的，如果是针对特定对象的广播(在广播包PDU中会包含目标对象的BD_ADDR)就是定向广播，反之就是无定向。可连接和不可连接是指是否接受连接请求，如果是不可连接的广播类型，它将不回应连接请求。可扫描类型是指回应扫描请求。所以本发明采用的是，不可连接的无定向广播，减少连接环节进行通讯，从而减少功耗输出。数据处理终端只接收广播包，不与广播的设备进行连接。进一步的，数据处理终端只接收广播包，不与广播的设备进行连接。

具体地，在本发明实施例中，如前所述，数据处理终端的处理方式包括数据中转，数据显示或数据留存。如发明实施例中的步骤D所述，数据的处理并不局限于只是将采集数据进行显示，在本发明的另一实施例中，后端接收终端将采集数据进行处理后直接存储到本地，又或者在在本发明的另一实施例中，后端接收终端将采集数据进行转发，从而将采集数据发送到更上一级的终端进行处理。

具体地，在本发明实施例中，数据处理终端可以接收不少于一个的数据前端的数据。因蓝牙广播包采用不可连接的广播包，因此数据采集前端在使用中不限于1个，可以多个数据采集前端同时工作，数据处理终端接收数据采集前端发送的数据进行分析，设备ID是设备的唯一ID，用于识别唯一设备。根据ID但不限于ID去区分设备和数据，当接收到的数据包含不同类型的传感器，也可根据设备类型去区分识别设备，并进行处理。具体地设备ID可以包含在蓝牙广播包中，由数据处理终端根据接收到的蓝牙广播包中的ID和数据对应的关系，来确实数据的归属。

低功耗蓝牙广播信号规定使用三个广播频道，本发明可选择三个频道中的一个频道作为广播信道，也可以让其中的任意两个或者三个频道同时工作。根据使用环境增加频道数是为了增加抗干扰能力。当一个频道被干扰可以使用另一个频道进行通信。

数据处理终端接收数据采集前端发送的数据进行分析，可根据设备类型单元中的数据去区分采用不同方式处理数据。

数据处理终端接收数据采集前端发送的数据进行分析，可根据包序列号单元去判断连续数据，监测是否丢包等应用。

数据采集终端在使用中不限于1个，多个数据采集终端可以同时接收数据采集前端发送的数据，并将数据进行相关的处理。多个数据采集终端可以根据设置不同，对同一数据采集终端广播数据进行选择性接收或选择行处理。

具体地，在本实施例中，在上述实施例的基础上还可以包括：所述前端采集终端和数据处理终端一对一进行数据传输时需要进行识别匹配并建立所述无线通讯通道。具体地，所述前端采集模块和数据处理终端进行识别匹配时，所述数据处理终端识别接收到的无线信号的强度，并与信号强度大于设定强度阈值的无线信号对应的所述前端采集模块进行自动识别匹配，并建立所述无线通讯通道；或者，所述前端采集模块和数据处理终端进行识别匹配时，通过两者同步进行的预定义的动作来自动识别匹配。

通常情况下，无线传输设备的匹配是一个很重要工作，该点可以保证在多个无线传输设备同时工作的情况下，所述前端采集模块和所述数据处理终端还是可以做到一一对应，互相之间的数据传输不串扰，不同的所述数据处理终端各自接收各自对应的所述前端采集模块发送出来的数据。一般在拥有显示设备的情况下，根据显示设备显示的不同前端采集模块的唯一性ID来判断。但是对不带显示的设备的自动匹配是很难实现的。本实施例中，在正常情况下，所述数据处理终端和所述前端采集模块是相隔一定的距离使用，正常情况下，所述数据处理终端接收到所述前端采集模块发射信号的信号强度不高于-20dBm。只有在所述数据处理终端和所述前端采集模块紧靠的情况下，所述数据处理终端接收到所述前端采集模块发射信号的信号强度才会高于-20dBm。所以在本实施例中，当所述数据处理终端在没有指定所述前端采集模块时，如果检测到所述前端采集模块发射信号的信号强度高于-20dBm，即判断此时为自动匹配状态，自动将该前端采集模块作为指定的前端采集模块，并将该模块的唯一性ID记录下来，以后绑定该前端采集模块，只接收此前端采集模块的数据。

数据处理终端根据接收的数据采集前端发送的数据包中的发射功率及自身检测的接收功率可计算出距离，实现定位功能。

广播数据包中可以包含设备类型单元，设备ID单元，发射功率单元，数据单元的一个单元或组合形式出现在数据包中。如图5所示。

数据采集前端采集的数据为变化缓慢的数据，采样率不超过10Hz，蓝牙广播的时间间隔不低于100ms。如图4所示，时间间隔越长，蓝牙广播通信与传统蓝牙通信对比节能越明显，所以通过限制采样频率和广播时间间隔，来控制发射频率，进而控制平均电流，降低功耗。

优选地，可以采集一次广播发出一次，也可以批量采集多个数据后打包成一个广播发送出去，如图6所示，多次采集一次广播的数据包中数据可采用缓存保存，先进先出原则，舍弃最先采集的数据，补上最后采集的数据，每采集一次数据包就把整个缓存发出去，这样即使由于干扰导致数据接收错误也不会导致数据丢失。他的前后多个包都含有被干扰所携带的数据。极大的克服干扰。

随着物联网时代的来临，人们对各种物流信息与人员位置信息的要求显得越来越迫切。基于位置的服务在很多领域均有广泛的应用，比如灾难救援、车辆导航、物品追踪、人员监控等等。然而对于某些封闭环境中的定位，全球定位***(GPS)信号无法到达，无法完成在室内环境中的位置确定，所以作为GPS定位***的补充——室内定位***的研究显得越来越重要。目前的室内定位方法主要包括测距定位方法和非测距定位方法。其中测距定位方法通过参数设置将各种测量信息比如信号接收强度(RSSI)、到达时间差(TDOA)、达到时间(TOA)等换算成信号发射机与信号接收机之间的距离，利用多个已知坐标的信号发射机与一个信号接收机可以获得多个测量信息，换算成多个距离后通过欧氏公式解出信号接收机的坐标。但由于室内环境复杂，以上定位方法的定位性能常常受到信号在室内环境中的非视距(NLOS)传输效应、多径传播效应、RSSI衰减规律等因素的严重干扰，影响其定位的精确度。针对测距方法的这些缺点，非测距定位方法避开了测量信息到信号发射机与接收机之间距离的转换，通过离线建立数据指纹库与实时定位匹配两个步骤来进行定位。传统的非测距定位方法主要是一种采用数据库匹配定位的技术，该技术通过两步完成对目标的定位；第一步、离线采集RSSI数据，采用多个信号发射机在定位区域内的固定位置发射信号，一个预定位置的接收机接收到各个信号发射机的信号(建库信号)并测量RSSI数据，形成一个“RSSI向量目标位置”的记录(RSSI向量的维数等于信号发射机个数)，对应每个目标的预定位置都形成一个“RSSI向量目标位置”的记录，所有记录的集合就构成了RSSI定位数据库；第二步、实时定位阶段，定位区域内一个未知位置的接收机接收各固定位置的信号发射机发射的与建库信号相同的信号并测量RSSI数据，形成一个RSSI向量，然后在定位数据库中挑选出与这个RSSI向量最匹配的RSSI向量，最匹配的RSSI向量所对应的目标位置即为待定位目标所在的位置。这类基于数据库匹配的定位技术虽然克服了传统的参数化室内无线定位技术受非视距传输效应、多径传播效应、信号衰减规律复杂等因素的影响，在一定程度上提高了定位精度；但数据库匹配定位方法其定位的精度主要依赖建立数据库时各数据采集点的密度，采集点之间的距离间隔较大时，所建数据库用于定位时其误差较大，采集点之间的距离间隔较小时，所建数据库用于定位时其误差较小。然而利用离线采集RSSI数据的方式建立数据库存在工作量庞大、定位成本高的问题，每提高一倍定位精度，数据采集的工作量对于二维定位而言则会增加4倍，例如一个10X10m的空旷定位区域，当定位误差小于1米时，则需要对定位区域中均匀分布的100个采集点进行数据采集，然而当定位误差小于0.5米时，则需要对定位区域中均匀分布的400个采集点进行数据采集；此外数据采集的绝对数量与发射机的数量有关，发射机越多数据采集越大。

具体地，在本实施例中，数据处理终端可以通过RSSI估算、和时间差法等对数据采集前端进行两者之间距离的估算。进一步的，当由多个数据处理终端组成一个网络，每一个数据处理终端的具***置可知时，便可以根据多个数据处理终端采集到的前端采集前端的无线信号强度，通过一系列的算法，最终计算出数据采集前端的实际位置。

上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，主要包括以下几个步骤：

A、数据采集前端进行数据的采集。

B、数据采集前端将采集的数据放在蓝牙广播包的指定位置。

C、数据采集前端通过蓝牙广播的方式将广播包进行广播出去。

D、数据处理终端接收采集前端发送的数据，并将数据进行数据处理。

2.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤A中，数据采集前端采集的数据为变化缓慢的数据，采样率不超过10Hz。

3.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤A中，数据采集前端采集的数据可以是数字信号或者是模拟信号。

4.根据权利要求3所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤A中，数据采集前端对模拟信号需要进行数字化处理。

5.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤B中，蓝牙广播包为无法建立连接的广播包。

6.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤C中，蓝牙广播的时间间隔不低于100ms。

7.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤D中，数据处理终端的处理方式包括数据中转，数据显示或数据留存。

8.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤D中，数据处理终端可以接收不少于一个的数据采集前端的数据。

9.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤D中，数据处理终端只接收指定的一个数据采集前端时，首次匹配的方式为提前靠近进行识别。

10.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤D中，数据处理终端具有通信距离计算的功能。

11.根据权利要求1所述的蓝牙广播进行数据传输的方法，其特征在于，步骤D中，数据处理终端具有对前端采集终端的定位功能。