一种便携设备、信标及导航系统技术方案

本申请公开了一种便携设备、信标及导航系统，用以实现便携式的室内导航设备、系统。本申请提供的便携设备，包括：定位模块，用于接收信标发射的广播包，并利用该广播包，采用到达角AOA或离开角AOD技术，对该便携设备进行定位；处理器模块，用于根据定位模块的定位结果发出导航指令。

【技术实现步骤摘要】
一种便携设备、信标及导航系统
本申请涉及通信
，尤其涉及一种便携设备、信标及导航系统。
技术介绍
盲人作为弱势群体，其生活出行一直存在诸多不便，尤其是一些必要大型的公共服务机构，例如医院、地铁站等。复杂的室内结构特别不利于盲人的出行，在服务性场所甚至需要专门的工作人员对盲人进行单独引导，开发一款便携式室内盲人引导系统十分必要。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种便携设备、信标及导航系统，用以实现便携式的室内导航设备、系统。本申请实施例提供的一种便携设备，包括：定位模块，用于接收信标发射的广播包，并利用该广播包，采用到达角AOA或离开角AOD技术，对该便携设备进行定位；处理器模块，用于根据定位模块的定位结果发出导航指令。通过该便携设备实现了基于AOA或AOD技术的便携式导航设备，方便盲人等用户的室内导航。可选地，还包括：运动传感模块，用于确定该便携设备的运动状态和方向；所述处理器模块具体用于：根据定位模块的定位结果发出导航指令，以及该便携设备的运动状态和方向，发出导航指令。可选地，还包括：触觉反馈模块，用于接收处理器模块发出的导航指令通过触觉方式提示用户。可选地，还包括：噪声模块，用于检测环境噪声；所述处理器模块利用所述环境噪声确定提示用户的方式为触觉方式或语音方式，并根据定位模块的定位结果，采用触觉方式发出导航指令给触觉反馈模块或采用语音方式发出导航指令给语音模块；触觉反馈模块，用于接收处理器模块发出的导航指令并通过触觉方式提示用户；语音模块，用于接收处理器模块发出的导航指令并通过语音方式提示用户。可选地，所述语音模块还用于接收用户语音指令，并转换为导航的目的地信息；所述处理器模块，具体根据所述目的地信息，以及所述定位模块的定位结果发出导航指令。可选地，还包括：按键切换模块，用于接收触觉方式的按键指令或语音方式的按键指令；所述处理器模块当接收到触觉方式的按键指令或语音方式的按键指令时，根据定位模块的定位结果，采用触觉方式发出导航指令给触觉反馈模块或采用语音方式发出导航指令给语音模块。可选地，所述导航指令中包括方向和角度的指令，所述触觉反馈模块按照预设的不同方向与振动频率的对应关系，确定与导航指令中的方向对应的振动频率，并按照预设的不同角度与振动次数的对应关系，确定导航指令中的角度对应的振动次数，按照确定的振动频率和振动次数进行振动。可选地，所述定位模块采用到达角AOA或离开角AOD技术，对该便携设备进行定位，具体包括：确定不同天线的广播包的相位延迟；根据所述相位延迟、天线间距、广播包的信号波长，确定AOA或AOD；根据所述AOA或AOD，以及所述广播包中的信号强度指示RSSI值、所述信标的位置信息，确定所述便携设备以所述信标为原点的极坐标值。可选地，所述便携设备为蓝牙手环。本申请实施例提供的一种信标，包括：天线对、射频切换模块和控制器，其中，所述控制器控制所述射频切换模块通过天线对发射广播包。本申请实施例提供的一种导航系统，包括本申请实施例提供的所述的便携设备，以及本申请实施例提供的所述的信标。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的AOD定位原理示意图；图2为本申请实施例提供的AOA定位原理示意图；图3为本申请实施例提供的便携设备的结构示意图；图4为本申请实施例提供的便携设备的振动提示方式示意图；图5为本申请实施例提供的导航系统的结构示意图；图6为本申请实施例提供的导航过程示意图。具体实施方式本申请实施例提供了一种便携设备、信标及导航系统，用以实现便携式的室内导航设备、系统。本申请实施例可以有效的解决盲人在室内活动时无法快速、安全、便捷地从当前位置到达目标场所的问题，尤其是医院、地铁站、商场等公共场所的活动出行问题。本申请实施例借助物联网技术，将蓝牙5.0中接收端到达角(AngleofArrival，AOA)和发射端离开角(AngleofDeparture，AOD)技术，首次应用到室内定位技术中，实现了一个蓝牙信标节点便可实现室内定位，提高了定位精度。同时避免了传统射频识别(RadioFrequencyIdentification，RFID)导盲技术中，信标难以通用和扩展问题，解决了全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)技术在室内无法定位的问题。通过将蓝牙手环作为导航终端，解决了现有传统导航终端操作流程复杂，使用携带不方便的问题。本申请实施例设计了自适应切换的交互模式，解决了传统导盲模式交互方式单一，交互效率低下等问题。同时，以语音和触觉方式两种可选方式进行导盲提示，解决了盲人无法使用智能手机、电子导航终端等智能设备进行导航的问题。本申请实施例提供的技术方案，主要包括两个功能部分：信标(Beacon)部分和蓝牙手环部分。Beacon中的应用(APP)层控制Beacon进入到广播(Broadcast)模式，发送广播包，即Beacon将Beacon安装位置和接收的信号强度指示(ReceivedSignalStrengthIndication，RSSI)值以及其他信息，组成255字节的广播包，进行广播。也就是说，所述广播包中携带Beacon的位置信息和信号发射的能量信息，蓝牙手环根据该能量信息(RSSI值)可以确定Beacon和蓝牙手环之间的距离。在发送和接收广播包时运用AOA或AOD功能，能够实现两种定位方法。方法一、基于AOD定位原理如下：如图1所示，Beacon中安装天线以及射频(RadioFrequency，RF)切换(Switch)模块，Beacon中的控制器(Controller)，采用蓝牙5.0以上的协议栈，控制RFSwitch工作，即广播时通过设置直接查找能力(Directionfindingenabled)命令，来控制与控制器(Controller)相连接的射频(RadioFrequency，RF)切换(Switch)模块，实现在不同天线上分别发送广播包。蓝牙手环接收到两根天线上发送来的广播包，蓝牙手环中的控制器(Controller)计算得到两根天线上发送来的广播包的相位延迟ψ，并且满足：ψ＝(2πdsin(θ))/λ其中d表示两根相互垂直的天线之间的距离，是预设值，λ是信号的波长，这两根天线的信号可以是一样的信号，波长相同，θ角是AOD角，所以有：θ＝sin-1((ψλ)/(2πd))蓝牙手环可以预先设置有d、λ的值，采用现有技术可以确定ψ，因此根据以上公式便能够得到AOD角θ的大小。在实际定位过程中，依照以上原理，使用相互垂直的天线对儿，进行广播包发送，便能够得到空间中的任意位置的AOD角度对儿，便能够获得其空间方向角度。再根据广播包中的RSSI值的大小以及Beacon的位置信息，可以直接计算出蓝牙手环以Beacon为原点的极坐标值，实时获得蓝牙手环的位置，实现了利用单个Beacon对蓝牙手环的精确定位。方法二、基于AOA定位原理如下：参见图2，基于AOA定位原理，无需对Beacon进行改进，需要在蓝牙手环中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携设备，其特征在于，包括：定位模块，用于接收信标发射的广播包，并利用该广播包，采用到达角AOA或离开角AOD技术，对该便携设备进行定位；处理器模块，用于根据定位模块的定位结果发出导航指令。

【技术特征摘要】
1.一种便携设备，其特征在于，包括：定位模块，用于接收信标发射的广播包，并利用该广播包，采用到达角AOA或离开角AOD技术，对该便携设备进行定位；处理器模块，用于根据定位模块的定位结果发出导航指令。2.根据权利要求1所述的便携设备，其特征在于，还包括：运动传感模块，用于确定该便携设备的运动状态和方向；所述处理器模块具体用于：根据定位模块的定位结果发出导航指令，以及该便携设备的运动状态和方向，发出导航指令。3.根据权利要求1所述的便携设备，其特征在于，还包括：触觉反馈模块，用于接收处理器模块发出的导航指令通过触觉方式提示用户。4.根据权利要求1所述的便携设备，其特征在于，还包括：噪声模块，用于检测环境噪声；所述处理器模块利用所述环境噪声确定提示用户的方式为触觉方式或语音方式，并根据定位模块的定位结果，采用触觉方式发出导航指令给触觉反馈模块或采用语音方式发出导航指令给语音模块；触觉反馈模块，用于接收处理器模块发出的导航指令并通过触觉方式提示用户；语音模块，用于接收处理器模块发出的导航指令并通过语音方式提示用户。5.根据权利要求4所述的便携设备，其特征在于，所述语音模块还用于接收用户语音指令，并转换为导航的目的地信息；所述处理器模块，具体根据所述目的地信息，以及所述定位模块的定位结果发出导航指令。6.根据权利要求4所述的便携设备，其特征在于，还包括：按键切...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝艳彪，刘秋平，罗力川，王治平，
申请(专利权)人：电信科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11