一种基于TOF传感器的高精度蓝牙BLE测距系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于TOF传感器的高精度蓝牙BLE测距系统，包括：电源管理系统，实现对TOF传感器距离采集系统瞬时高电流供应以及对低功耗BLE主控系统供电，保证整个系统在低功耗状态下稳定运行；低功耗BLE主控系统，作为整个系统的主控，且通过蓝牙与其它设备无线通讯；TOF传感器距离采集系统，通过TOF传感器发出并接收红外线，然后根据发射和接收的时间差推算距离，并将数据输入低功耗BLE主控系统；TOF传感器通过不断向外发射特定波长的近红外光脉冲，然后测量反射光与发射光之间的时间差计算距离。本发明专利技术的测量精度可达到厘米级别，功耗极低，能够采用电池供电增加产品的便携性。本发明专利技术在工业自动化，及智慧农业等领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于TOF传感器的高精度蓝牙BLE测距系统
本专利技术涉及基于TOF传感器的测距技术，特别是涉及一种基于TOF传感器的高精度蓝牙BLE测距系统。
技术介绍
TOF是TimeofFlight的缩写，通过给目标连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测这些发射和接收光脉冲往返时间得到目标距离。市面上常见的测距方案一般是基于激光雷达或超声波测距，这类方案存在功耗较高，精度较低等缺陷，无法满足人们对于低功耗电池供电及高精度测距等方面要求。随着物联网技术的发展，蓝牙BLE已经成为一种常见的无线连接技术，在这样的背景下，本专利技术提出一种基于TOF的智能测距方案，将TOF传感器采集到的数据通过蓝牙BLE发送给手机或蓝牙网关，让用户能够快速的查看到高精度距离数据。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于TOF传感器的高精度蓝牙BLE测距系统，其采集的数据通过蓝牙BLE可以传给手机或者蓝牙网关，能够实现对于数据的实时集中管理。为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于TOF传感器的高精度蓝牙BLE测距方案，包括：电源管理系统，实现对TOF传感器距离采集系统瞬时高电流供应以及对低功耗BLE主控系统供电，保证整个系统在低功耗状态下稳定运行；低功耗BLE主控系统，作为整个系统的主控，且通过蓝牙与其它设备无线通讯；TOF传感器距离采集系统，通过TOF传感器发出并接收红外线，然后根据发射和接收的时间差推算距离，并将数据输入低功耗BLE主控系统；TOF传感器是实现距离测量的核心器件，该器件通过不断向外发射特定波长的近红外光脉冲，然后测量反射光与发射光之间的时间差计算距离。作为本专利技术的进一步改进，所述低功耗BLE主控系统的功能如下：a)负责对TOF传感器进行控制管理，包括控制TOF开启时间，控制TOF传感器开启时长，对TOF采集到数据进行滤波处理等。b)负责对BLE蓝牙模块的管理，包括将处理后的TOF数据通过蓝牙发送给外围设备。外围设备可以是手机或者蓝牙网关，包括使用手机APP通过BLE对TOF测距系统进行参数配置，具体的参数包括TOF运行参数，BLE运行参数。c）低功耗BLE主控系统通过BLE广播的方式将采集到的数据传给外围设备，采用BLE广播的方式发送数据除了能降低系统功耗外，还能同时收集多台设备的距离数据，实现同时对多台测距设备同时管理的目的。作为本专利技术的进一步改进，低功耗BLE主控系统，包括：BLE蓝牙模块，用于与外围设备通过蓝牙无线通讯，且未使用时处于低功耗待机状态；MCU，作为主控芯片，用于收发解析控制指令，并进行数据计算、程序运行；存储器，用于存储数据，本实施例选用闪存卡；温湿度传感器，用于探测环境中的温湿度；空气粒子传感器，用于探测空气中的粒子数量；所述温湿度传感器、空气粒子传感器的接电端分别与接触器的动触点电连接，接触器的静触点接入电源管理系统的电流输出端，从而通过接触器控制温湿度传感器、空气粒子传感器的电流通断；所述温湿度传感器、空气粒子传感器、存储器、BLE蓝牙模块的信号端、接触器的控制端分别与MCU的不同信号端电连接，从而使得MCU能够接收温湿度传感器、空气粒子传感器的信号，同时可向存储器读写数据，以及向BLE蓝牙模块、接触器发送控制信号。作为本专利技术的进一步改进，所述TOF传感器距离采集系统，包括：TOF传感器，用于发射红外线，红外线经过被测物体阻挡后会向TOF传感器反射，从而使得TOF传感器接收反射的红外线，同时TOF传感器将发射红外线的时间、接收红外线的时间转换为电信号后向滤波器输送；滤波器，用于过滤干扰信号，从而便于后续识别TOF传感器发送的电信号；信号放大器，用于放大TOF传感器发送来的电信号，从而便于后续MCU识别；所述MCU识别TOF传感器发送的电信号后，分别提取红外线发射时间T1、红外线接收时间T2，然后算出时间差△T，△T乘以光速即为被测物体与TOF传感器的距离。作为本专利技术的进一步改进，初始状态时，BLE蓝牙模块、MCU、存储器同步启动，并在启动后全功率运行；而需要高精度测量时，接触器闭合，从而获得空气的温湿度、粒子数量值，并根据预先设计的计算程序以温湿度、粒子数量的参数值对红外线传输效率的影响建立补偿算法，从而通过补偿算法补偿TOF传感器发射红外线、接收红外线的时间差。作为本专利技术的进一步改进，在建立补偿方案时，将高精度蓝牙BLE测距系统于不同的温湿度、空气粒子环境下，然后摆放被测物体，通过本实施例的系统探测被测物体距离获得探测距离，然后采用更高精度的测距设备再探测被测物体的距离获得矫正距离，通过温湿度、空气粒子数值和探测距离、矫正距离建立相关性函数模型，最后通过大量的数据训练此函数模型即可。本专利技术的有益效果是：本专利技术的测量精度可达到厘米级别，功耗极低，能够采用电池供电增加产品的便携性。本专利技术在工业自动化，及智慧农业等领域具有广阔的应用前景。附图说明图1是本专利技术的系统构成框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参见图1，本实施例中，低功耗BLE主控系统，包括：BLE蓝牙模块，用于与外围设备通过蓝牙无线通讯，且未使用时处于低功耗待机状态；MCU，作为主控芯片，用于收发解析控制指令，并进行数据计算、程序运行；存储器，用于存储数据，本实施例选用闪存卡；温湿度传感器，用于探测环境中的温湿度；空气粒子传感器，用于探测空气中的粒子数量。所述温湿度传感器、空气粒子传感器的接电端分别与接触器的动触点电连接，接触器的静触点接入电源管理系统的电流输出端，从而通过接触器控制温湿度传感器、空气粒子传感器的电流通断（启停）。所述温湿度传感器、空气粒子传感器、存储器、BLE蓝牙模块的信号端、接触器的控制端分别与MCU的不同信号端电连接，从而使得MCU能够接收温湿度传感器、空气粒子传感器的信号，同时可以向存储器读写数据，以及向BLE蓝牙模块、接触器发送控制信号。初始状态时，BLE蓝牙模块、MCU、存储器同步启动，并在启动后全功率运行；而需要高精度测量时，接触器闭合，从而获得空气的温湿度、粒子数量，并根据预先设计的计算程序以温湿度、粒子数量的参数值对红外线传输效率的影响建立补偿算法，从而通过补偿算法补偿TOF传感器发射红外线、接收红外线的时间差，也就能够获得更高精度的测距。温湿度、粒子数量对红外线传输速度的影响是现有技术，可以直接采用现有技术获得补偿算法。所述TOF传感器距离采集系统，包括：TOF传感器，用于发射红外线，红外线经过被测物体阻挡后会向TOF传感器反射，从而使得TOF传感器接收反射的红外线，同时TOF传感器将发射红外线的时间、接收红外线的时间转换为电信号后向滤波器输送；滤波器，用于过滤干扰信号，从而便于后续识本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于TOF传感器的高精度蓝牙BLE测距系统，其特征在于，包括：/n电源管理系统，实现对TOF传感器距离采集系统瞬时高电流供应以及对低功耗BLE主控系统供电，保证整个系统在低功耗状态下稳定运行；/n低功耗BLE主控系统，作为整个系统的主控，且通过蓝牙与其它设备无线通讯；/nTOF传感器距离采集系统，通过TOF传感器发出并接收红外线，然后根据发射和接收的时间差推算距离，并将数据输入低功耗BLE主控系统；TOF传感器通过不断向外发射特定波长的近红外光脉冲，然后测量反射光与发射光之间的时间差计算距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于TOF传感器的高精度蓝牙BLE测距系统，其特征在于，包括：
电源管理系统，实现对TOF传感器距离采集系统瞬时高电流供应以及对低功耗BLE主控系统供电，保证整个系统在低功耗状态下稳定运行；
低功耗BLE主控系统，作为整个系统的主控，且通过蓝牙与其它设备无线通讯；
TOF传感器距离采集系统，通过TOF传感器发出并接收红外线，然后根据发射和接收的时间差推算距离，并将数据输入低功耗BLE主控系统；TOF传感器通过不断向外发射特定波长的近红外光脉冲，然后测量反射光与发射光之间的时间差计算距离。


2.如权利要求1所述的高精度蓝牙BLE测距系统，其特征在于，所述低功耗BLE主控系统的功能如下：
a)负责对TOF传感器进行控制管理，包括控制TOF开启时间，控制TOF传感器开启时长，对TOF采集到数据进行滤波处理；
b)负责对BLE蓝牙模块的管理，包括将处理后的TOF数据通过蓝牙发送给外围设备；
c）低功耗BLE主控系统通过BLE广播的方式将采集到的数据传给外围设备。


3.如权利要求1或2所述的高精度蓝牙BLE测距系统，其特征在于，低功耗BLE主控系统，包括：
BLE蓝牙模块，用于与外围设备通过蓝牙无线通讯，且未使用时处于低功耗待机状态；
MCU，作为主控芯片，用于收发解析控制指令，并进行数据计算、程序运行；
存储器，用于存储数据，本实施例选用闪存卡；
温湿度传感器，用于探测环境中的温湿度；
空气粒子传感器，用于探测空气中的粒子数量；
所述温湿度传感器、空气粒子传感器的接电端分别与接触器的动触点电连接，接触器的静触点接入电源管理系统的电流输出端，从而通过接触器控制温湿度传感器、空气粒子传感器的电流通断；所述温湿度传感器、空气粒子传感器、存储器、BLE蓝牙...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小明，
申请(专利权)人：维霖通上海通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31