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一种蓝牙拖与智能家居联动的控制方法及系统

阅读:504发布:2020-05-08

专利汇可以提供一种蓝牙拖与智能家居联动的控制方法及系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种蓝牙拖 鞋 与智能家居联动的控制方法,包括:安装有信标的蓝牙拖鞋和安装有蓝牙的智能家居,控制方法的具体步骤如下:获取蓝牙拖鞋的运动信息;自动判断所述智能家居是否处于所述信标的 覆盖 范围内;若是,根据运动信息,自动判断是否向智能家居发送携带有操控指令的 信号 ;若是,则向智能家居发送携带有操控指令的信号,智能家居根据信号执行操控指令。本 发明 提出一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法,解决了用户居家时不愿意随时携带手机或佩戴手环,随身信标难以安置的问题,同时通过蓝牙精准 定位 实现用户与智能家居的智能交互,提高用户的体验感。,下面是一种蓝牙拖与智能家居联动的控制方法及系统专利的具体信息内容。

1.一种蓝牙拖与智能家居联动的控制方法,其特征在于,包括:
安装有信标的蓝牙拖鞋和安装有蓝牙的智能家居,控制方法的具体步骤如下:
获取蓝牙拖鞋的运动信息;
自动判断所述智能家居是否处于所述信标的覆盖范围内;
若是,根据运动信息,自动判断是否向智能家居发送携带有操控指令的信号
若是,则向智能家居发送携带有操控指令的信号,智能家居根据信号执行操控指令。
2.根据权利要求1所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法,其特征在于:
所述运动信息包括所述蓝牙拖鞋的初始位置信息、运动时间、加速度信息中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法,其特征在于:
根据所述运动时间和所述加速度信息,判断所述蓝牙拖鞋的移动是否符合人体移动特征;
若是,则根据所述加速度信息匹配对应的操控指令。
4.根据权利要求3所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法,其特征在于:
还包括预存储操控指令的步骤,具体为:
针对不同的智能家居,分别记录所述蓝牙拖鞋不同的运动信息,每个运动信息匹配录入至少一个操控指令。
5.根据权利要求1所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法,其特征在于:
根据向所述智能家居发送的携带有操控指令的信号,确定所述蓝牙拖鞋的实时位置。
6.一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于,包括:
安装有信标的蓝牙拖鞋和安装有蓝牙的智能家居;
所述蓝牙拖鞋包括判断模,所述判断模块用于判断所述智能家居是否处于所述信标的覆盖范围内;
当所述智能家居处于所述信标的覆盖范围内时,所述蓝牙拖鞋用于向所述智能家居发送携带有操控指令的信号;
所述智能家居用于接收携带有操作信息的信号,对携带有操控指令的信号进行解析,获取所述蓝牙拖鞋的实时位置和操控指令;
所述智能家居还用于根据蓝牙拖鞋的实时位置,对所述操控指令做出响应。
7.根据权利要求6所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
所述蓝牙拖鞋包括加速度检测模块、MCU模块、基带模块、RF模块和天线;
所述加速度检测模块用于检测所述蓝牙拖鞋的加速度,形成加速度信息并传输至所述MCU模块;
所述MCU模块用于接收所述加速度信息,判断所述加速度信息是否符合人体移动特征,若是,则形成所述操控指令,将所述操控指令下发至所述基带模块;
所述基带模块用于接收所述操控指令,将所述操控指令转换为携带有所述操控指令的基带信号,将所述基带信号传输至所述RF模块;
所述RF模块用于接收所述基带信号,将所述基带信号调制成射频信号,并将所述射频信号传输给所述天线;
所述天线,其工作频率在处于蓝牙频段,用于将所述射频信号以电磁波的形式进行发送。
8.根据权利要求7所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
所述智能家居包括多个工作频率在蓝牙频段的所述天线组成的天线阵列、所述RF模块、所述基带模块、处理器和功能模块;
所述天线阵列用于接收所述蓝牙拖鞋发送的所述射频信号,并将所述射频信号传输至所述RF模块;
所述RF模块接收所述射频信号,并将所述射频信号解调为所述基带信号,将所述基带信号传输至所述基带模块;
所述基带模块将所述基带信号转发至所述处理器;
所述处理器用于解析所述基带信号,获取操控指令,根据所述蓝牙拖鞋的实时位置,将所述操控指令发送至所述功能模块;
所述功能模块启动所述智能家居的对应的功能,响应所述操控指令。
9.根据权利要求8所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
单个所述天线阵列还用于获取所述信标与其本身之间的俯仰和方位夹角,并以其本身为原坐标(0,0,0)获取所述信标的坐标(x,y,z);
包括使用下列公式获取所述信标的坐标(x,y,z);
x=tanθ1×d
y=tanθ1×tanθ2×d
z=d-h
其中:
θ1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
θ2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
d表示所述天线阵列的离地高度;
h表示所述信标的离地高度。
10.根据权利要求9所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
所述天线阵列获取所述信标与其本身之间的俯仰夹角;
包括使用下列公式获取所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
其中:
θ1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
λ表示蓝牙射频信号在空气中传播时的电磁波波长
d0表示天线阵列中,每个天线之间的单元间隔;
Ф1、Ф2、Ф3分别表示天线阵列中不同横列的天线所接收到的射频信号的相位延迟,且其数值呈线性正比,即Ф1:Ф2:Ф3=1:2:3。
11.根据权利要求10所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
所述天线阵列获取所述信标与其本身之间的方位夹角;
包括使用下列公式获取所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
其中:
θ2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
λ表示蓝牙射频信号在空气中传播时的电磁波波长;
d0表示天线阵列中,每个天线之间的单元间隔;
Ф4、Ф5、Ф6分别表示天线阵列中某一横列的天线所接收到的射频信号的相位延迟,且其数值呈线性正比,即Ф4:Ф5:Ф6=1:2:3。
12.根据权利要求11所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
多个天线阵列之间获取所述信标与其本身之间的俯仰夹角和方位夹角,并以两个天线阵列之间的距离中点为原坐标(0,0,0)获取所述信标的平面内坐标(x1,y1),得到所述蓝牙拖鞋的实时位置;
包括使用下列公式获取所述信标的平面内坐标(x1,y1);
其中:
d′表示两个所述天线阵列之间的距离;
θ′1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
θ′2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角。
13.根据权利要求7所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
所述MCU模块、基带模块、RF模块和天线集成设置在同一块PCB板。
14.根据权利要求7所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
所述天线的频率为2.4GHz,全向性辐射
15.根据权利要求13所述一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,其特征在于:
所述PCB板上设置有电池

说明书全文

一种蓝牙拖与智能家居联动的控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及智能家居技术领域,尤其涉及一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法及系统。

背景技术

[0002] 随着物联网技术的发展,智能家居的功能变得越来越丰富。所谓智能化,避不开家电与用户的交互。而智能交互的前提之一,就是家电需要知道家庭中用户的实时位置,以便用户无需做出主动控制,即可以自动实施一些交互。例如用户移动到的房间自动亮灯,走到电视前方自动亮屏等。定位用户位置的方式有红外、雷达、声波、WIFI等技术。
[0003] 但是上述方法均存在一定的缺陷,红外线定位缺陷在于仅能视距传播,且容易受到灯光干扰;超声波定位需要安装多个扬声器和麦克基础设置搭建成本较高,且超声波容易受多径效应、多普勒效应温度影响;WIFI定位成本较低,但对信号同步时钟精度有很高要求,且需要用户身上装备WIFI信标;信标功耗较高,续航能较差;雷达无需用户身上装配信标,但其设备本身成本较高。
[0004] 而蓝牙定位功耗小,续航能力强,蓝牙定位需要用户携带随身信标,随身信标多设置在智能手环或智能手表等物件上,但是用户在家居时很容易忘记佩戴智能手环或智能手表,导致随身信标难以安置。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于针对背景技术中的缺陷,提出一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法及系统,解决了用户居家时不愿意随时携带手机或佩戴手环,随身信标难以安置的问题,同时通过蓝牙精准定位实现用户与智能家居的智能交互,提高用户的体验感。
[0006] 为达此目的,本发明采用以下技术方案:
[0007] 一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法,包括:
[0008] 安装有信标的蓝牙拖鞋和安装有蓝牙的智能家居,控制方法的具体步骤如下:
[0009] 获取蓝牙拖鞋的运动信息;
[0010] 自动判断所述智能家居是否处于所述信标的覆盖范围内;
[0011] 若是,根据运动信息,自动判断是否向智能家居发送携带有操控指令的信号;
[0012] 若是,则向智能家居发送携带有操控指令的信号,智能家居根据信号执行操控指令。
[0013] 优选的,所述运动信息包括所述蓝牙拖鞋的初始位置信息、运动时间、加速度信息中的一种或多种。
[0014] 优选的,根据所述运动时间和所述加速度信息,判断所述蓝牙拖鞋的移动是否符合人体移动特征;
[0015] 若是,则根据所述加速度信息匹配对应的操控指令。
[0016] 优选的,还包括预存储操控指令的步骤,具体为:
[0017] 针对不同的智能家居,分别记录所述蓝牙拖鞋不同的运动信息,每个运动信息匹配录入至少一个操控指令。
[0018] 优选的,根据向所述智能家居发送的携带有操控指令的信号,确定所述蓝牙拖鞋的实时位置。
[0019] 一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,包括:
[0020] 安装有信标的蓝牙拖鞋和安装有蓝牙的智能家居;
[0021] 所述蓝牙拖鞋包括判断模,所述判断模块用于判断所述智能家居是否处于所述信标的覆盖范围内;
[0022] 当所述智能家居处于所述信标的覆盖范围内时,所述蓝牙拖鞋向所述智能家居发送携带有操控指令的信号;
[0023] 所述智能家居接收携带有操作信息的信号,对携带有操控指令的信号进行解析,获取所述蓝牙拖鞋的实时位置和操控指令;
[0024] 所述智能家居根据蓝牙拖鞋的实时位置,对所述操控指令做出响应。
[0025] 优选的,如图1所示,所述蓝牙拖鞋包括加速度检测模块、MCU模块、基带模块、RF模块和天线;
[0026] 所述加速度检测模块用于检测所述蓝牙拖鞋的加速度,形成加速度信息并传输至所述MCU模块;
[0027] 所述MCU模块用于接收所述加速度信息,判断所述加速度信息是否符合人体移动特征,若是,则形成所述操控指令,将所述操控指令下发至所述基带模块;
[0028] 所述基带模块用于接收所述操控指令,将所述操控指令转换为携带有所述操控指令的基带信号,将所述基带信号传输至所述RF模块;
[0029] 所述RF模块用于接收所述基带信号,将所述基带信号调制成射频信号,并将所述射频信号传输给所述天线;
[0030] 所述天线,其工作频率在处于蓝牙频段,用于将所述射频信号以电磁波的形式进行发送。
[0031] 优选的,如图1所示,所述智能家居包括多个工作频率在蓝牙频段的所述天线组成的天线阵列、所述RF模块、所述基带模块、处理器和功能模块;
[0032] 所述天线阵列用于接收所述蓝牙拖鞋发送的所述射频信号,并将所述射频信号传输至所述RF模块;
[0033] 所述RF模块接收所述射频信号,并将所述射频信号解调为所述基带信号,将所述基带信号传输至所述基带模块;
[0034] 所述基带模块将所述基带信号转发至所述处理器;
[0035] 所述处理器用于解析所述基带信号,获取操控指令,根据所述蓝牙拖鞋的实时位置,将所述操控指令发送至所述功能模块;
[0036] 所述功能模块启动所述智能家居的对应的功能,响应所述操控指令。
[0037] 优选的,单个所述天线阵列还用于获取所述信标与其本身之间的俯仰和方位夹角,并以其本身为原坐标(0,0,0)获取所述信标的坐标(x,y,z);
[0038] 包括使用下列公式获取所述信标的坐标(x,y,z);
[0039] x=tanθ1×d
[0040] y=tanθ1×tanθ2×d
[0041] z=d-h
[0042] 其中:
[0043] θ1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
[0044] θ2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
[0045] d表示所述天线阵列的离地高度;
[0046] h表示所述信标的离地高度。
[0047] 优选的,所述天线阵列获取所述信标与其本身之间的俯仰夹角;
[0048] 包括使用下列公式获取所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
[0049]
[0050]
[0051]
[0052] 其中:
[0053] θ1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
[0054] λ表示蓝牙射频信号在空气中传播时的电磁波波长
[0055] d0表示天线阵列中,每个天线之间的单元间隔;
[0056] φ1、φ2、φ3分别表示天线阵列中不同横列的天线所接收到的射频信号的相位延迟,且其数值呈线性正比,即φ1:φ2:φ3=1:2:3。
[0057] 优选的,所述天线阵列获取所述信标与其本身之间的方位夹角;
[0058] 包括使用下列公式获取所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
[0059]
[0060]
[0061]
[0062] 其中:
[0063] θ2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
[0064] λ表示蓝牙射频信号在空气中传播时的电磁波波长;
[0065] d0表示天线阵列中,每个天线之间的单元间隔;
[0066] φ4、φ5、φ6分别表示天线阵列中不同横列的天线所接收到的射频信号的相位延迟,且其数值呈线性正比,即φ4:φ5:φ6=1:2:3。
[0067] 优选的,多个天线阵列之间获取所述信标与其本身之间的俯仰夹角和方位夹角,并以两个天线阵列之间的距离中点为原坐标(0,0,0)获取所述信标的平面内坐标(x1,y1),得到所述蓝牙拖鞋的实时位置;
[0068] 包括使用下列公式获取所述信标的平面内坐标(x1,y1);
[0069]
[0070]
[0071] 其中:
[0072] d′表示两个所述天线阵列之间的距离;
[0073] θ′1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
[0074] θ′2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角。
[0075] 优选的,所述MCU模块、基带模块、RF模块和天线集成设置在同一块PCB板。
[0076] 优选的,所述天线的频率为2.4GHz,全向性辐射
[0077] 优选的,所述PCB板上设置有电池
[0078] 有益效果:
[0079] 1、解决了利用蓝牙技术与智能家居进行智能交互时,用户居家时不愿意随时携带手机或佩戴手环,随身信标难以安置的问题,提高用户体验感;
[0080] 2、结合蓝牙相位测角的功能,可以实现高精度的定位;
[0081] 3、蓝牙本身功耗低,蓝牙信标内嵌于拖鞋产品上,续航时间可以高达1年。附图说明
[0082] 图1是本发明的一个实施例的蓝牙拖鞋与智能家居之间的数据传输框架图;
[0083] 图2是本发明的一个实施例的信标与智能家居的正视测距示意图;
[0084] 图3是本发明的一个实施例的信标与智能家居的俯视测距示意图;
[0085] 图4是本发明的一个实施例的信标与天线阵列测俯仰角的示意图;
[0086] 图5是本发明的一个实施例的信标与天线阵列测方位角的示意图;
[0087] 图6是本发明的一个实施例的信标与一对天线阵列的测距示意图;
[0088] 图7是本发明的一个实施例的蓝牙拖鞋定位方案图。

具体实施方式

[0089] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0090] 本发明的一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制方法,包括:
[0091] 安装有信标的蓝牙拖鞋和安装有蓝牙的智能家居,控制方法的具体步骤如下:
[0092] 获取蓝牙拖鞋的运动信息;
[0093] 自动判断所述智能家居是否处于所述信标的覆盖范围内;
[0094] 若是,根据运动信息,自动判断是否向智能家居发送携带有操控指令的信号;
[0095] 若是,则向智能家居发送携带有操控指令的信号,智能家居根据信号执行操控指令。
[0096] 由于蓝牙技术需要通过设置信标,信标是通过低功率蓝牙不间断的向周围发射信标信号,一旦有设备进入信标信号所覆盖的范围内,便可以与信标形成自动应答机制,信标一般安装在类似智能手表等物品上,但是当用户在家居时,智能手表等物品不一定会随身携带,而拖鞋是家居时必备的物品,因此本申请将所述信标安装在具有蓝牙功能的拖鞋上,本方法通过判断所述智能家居是否处于所述信标的覆盖范围之内,来确定所述智能家居是否与所述蓝牙拖鞋形成自动应答机制,当形成自动应答机制时,所述蓝牙拖鞋根据其自身的运动信息,自动判断是否想所述智能家居发送信号,当所述智能家居接收到所述蓝牙拖鞋发送的信号后,对信号进行响应。
[0097] 优选的,所述运动信息包括所述蓝牙拖鞋的初始位置信息、运动时间、加速度信息中的一种或多种。
[0098] 在本方法中,所述加速度信息通过设置在所述蓝牙拖鞋上的加速度检测模块进行检测,所述加速度检测模块可以为速度传感器
[0099] 优选的,根据所述运动时间和所述加速度信息,判断所述蓝牙拖鞋的移动是否符合人体移动特征;
[0100] 若是,则根据所述加速度信息匹配对应的操控指令。
[0101] 在实际应用中,当所述蓝牙拖鞋的位置发生移动时,该移动可以为正常移动和非正常移动,所述正常移动具体为人体穿戴所述蓝牙拖鞋进行移动,所述非正常移动具体为人体不穿戴所述蓝牙拖鞋时,所述蓝牙拖鞋由于外力导致其产生移动,显然的,正常移动是判断是否向智能家居发送信号的基础,因此需要通过所述加速度信息来判断所述蓝牙拖鞋的移动是否符合人体移动特征,且符合哪种人体移动特征,是人体跑动时的特征或者是人体慢走时的特征,从而根据加速度信息来匹配对应的操控指令。
[0102] 优选的,还包括预存储操控指令的步骤,具体为:
[0103] 针对不同的智能家居,分别记录所述蓝牙拖鞋不同的运动信息,每个运动信息匹配录入至少一个操控指令。
[0104] 针对不同的智能家居,用户穿戴所述蓝牙拖鞋时,会产生不同的运动信息,每个运动信息都会匹配至少一种操控指令,例如,当针对智能窗帘时,用户使用所述蓝牙拖鞋产生的1-1.5m/s的加速度时,为1-1.5m/s的加速度匹配一个操控指令,该操控指令可以为在用户靠近所述智能窗帘时,拉开所述智能窗帘,当用户使用所述蓝牙拖鞋产生1.5-2m/s的加速度时,为1.5-2m/s的加速度匹配另一个操控指令,该操控指令可以为在用户远离所述智能窗帘时,拉上所述智能窗帘。
[0105] 优选的,根据向所述智能家居发送的携带有操控指令的信号,确定所述蓝牙拖鞋的实时位置。
[0106] 所述蓝牙拖鞋在向所述智能家居发送信号时,根据信号的发射角度等信息,可以确定所述蓝牙拖鞋的实时位置,方便所述智能家居执行所述操控指令。
[0107] 一种蓝牙拖鞋与智能家居联动的控制系统,包括:
[0108] 安装有信标的蓝牙拖鞋和安装有蓝牙的智能家居;
[0109] 所述蓝牙拖鞋包括判断模块,所述判断模块用于判断所述智能家居是否处于所述信标的覆盖范围内;
[0110] 当所述智能家居处于所述信标的覆盖范围内时,所述蓝牙拖鞋向所述智能家居发送携带有操控指令的信号;
[0111] 所述智能家居接收携带有操作信息的信号,对携带有操控指令的信号进行解析,获取所述蓝牙拖鞋的实时位置和操控指令;
[0112] 所述智能家居根据蓝牙拖鞋的实时位置,对所述操控指令做出响应。
[0113] 随着物联网技术的发展,智能家居的功能变得越来越丰富。所谓智能化,避不开家电与用户的交互。而智能交互的前提之一,就是家电需要知道家庭中用户的实时位置,以便用户无需做出主动控制,即可以自动实施一些交互。例如用户移动到的房间自动亮灯,走到电视前方自动亮屏等,在本实施例中,采用蓝牙技术作为数据传输和确定用户实时位置的功能;
[0114] 由于蓝牙技术需要通过设置信标,信标是通过低功率蓝牙不间断的向周围发射信标信号,一旦有设备进入信标信号所覆盖的范围内,便可以与信标形成自动应答机制,信标一般安装在类似智能手表等物品上,但是当用户在家居时,智能手表等物品不一定会随身携带,而拖鞋是家居时必备的物品,因此本申请将所述信标安装在具有蓝牙功能的拖鞋上,通过蓝牙拖鞋与智能家居的联动,定位蓝牙拖鞋的位置,从而实现定位用户具体位置的效果,使得所述智能家居能够根据用户实时位置提前做出对应的功能响应,提高用户的体验感。
[0115] 优选的,所述蓝牙拖鞋包括加速度检测模块、MCU模块、基带模块、RF模块和天线;
[0116] 所述加速度检测模块用于检测所述蓝牙拖鞋的加速度,形成加速度信息并传输至所述MCU模块;
[0117] 所述MCU模块用于接收所述加速度信息,判断所述加速度信息是否符合人体移动特征,若是,则形成所述操控指令,将所述操控指令下发至所述基带模块;
[0118] 所述基带模块用于接收所述操控指令,将所述操控指令转换为携带有所述操控指令的基带信号,将所述基带信号传输至所述RF模块;
[0119] 所述RF模块用于接收所述基带信号,将所述基带信号调制成射频信号,并将所述射频信号传输给所述天线;
[0120] 所述天线,其工作频率在处于蓝牙频段,用于将所述射频信号以电磁波的形式进行发送。
[0121] 所述MCU模块、基带模块、RF模块和天线集成设置在同一块PCB板。
[0122] 在本实施例中,所述蓝牙拖鞋向所述智能家居传输信息的具体实现流程如下:
[0123] 在所述蓝牙拖鞋上安装有一块PCB板,所述PCB板上集成有所述加速度检测模块、MCU模块、基带模块、RF模块和天线;用户在穿着蓝牙拖鞋移动时,会使得蓝牙拖鞋产生一个加速度,该加速度能够被所述加速度检测模块所检测到,并发送至所述MCU模块,所述MCU模块负责总体信息的处理和控制,由于不同的加速度会蕴含有不同的信息,例如人体穿着蓝牙拖鞋时移动的加速度和所述蓝牙拖鞋被扔出时的加速度是不一样,通过提前预设人体多种正常移动时,所述蓝牙拖鞋所产生的加速度,并以此为依据,即可解析出用户是否处于正常移动状态,若是,则形成操控指令,由所述MCU模块下发给所述基带模块,所述基带模块的作用是将所述操控指令转换为基带信号,该基带信号内携带有基带信息,即对应的操控指令,接着转发给所述RF模块,由所述RF模块将基带信号进一步转换为可由所述天线发送的射频信号,最后由所述天线以电磁波的形式发送出去,到此完成蓝牙拖鞋向所述智能家居传输信号的过程。
[0124] 优选的,所述智能家居包括多个工作频率在蓝牙频段的所述天线组成的天线阵列、所述RF模块、所述基带模块、处理器和功能模块;
[0125] 所述天线阵列用于接收所述蓝牙拖鞋发送的所述射频信号,并将所述射频信号传输至所述RF模块;
[0126] 所述RF模块接收所述射频信号,并将所述射频信号解调为所述基带信号,将所述基带信号传输至所述基带模块;
[0127] 所述基带模块将所述基带信号转发至所述处理器;
[0128] 所述处理器用于解析所述基带信号,获取操控指令,根据所述蓝牙拖鞋的实时位置,将所述操控指令发送至所述功能模块;
[0129] 所述功能模块启动所述智能家居的对应的功能,响应所述操控指令。
[0130] 所述蓝牙拖鞋在向所述智能家居发送信号后,所述智能家居通过如下流程实现对信号的接收和解析,具体如下:
[0131] 首先,为了保证可以顺利接收信号,所述智能家居同样需要设置有天线阵列,所述天线阵列由多个天线组成,每个天线之间的单位间隔保持一致,且工作频率在蓝牙频段下,确保可以接收到信号;然后接收到信号后,由所述智能家居的RF模块将信号解调为基带信号,并传输给所述基带模块,所述基带模块将基带信号转传输给所述智能家居的处理器,所述处理器解析基带信号得到操控指令,并根据蓝牙拖鞋的实时位置,将所述操控指令及时下发给功能模块,所述功能模块根据操控指令自行启动所述智能家居的对应功能,例如操控指令中包含有开灯的信息,则所述功能模块启动具有开灯功能的模块,智能家居开灯实现响应。
[0132] 优选的,单个所述天线阵列还用于获取所述信标与其本身之间的俯仰夹角和方位夹角,并以其本身为原坐标(0,0,0)获取所述信标的坐标(x,y,z);
[0133] 包括使用下列公式获取所述信标的坐标(x,y,z);
[0134] x=tanθ1×d
[0135] y=tanθ1×tanθ2×d
[0136] z=d-h
[0137] 其中:
[0138] θ1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
[0139] θ2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
[0140] d表示所述天线阵列的离地高度;
[0141] h表示所述信标的离地高度。
[0142] 在上文描述中,提及到所述智能家居能够获取蓝牙拖鞋的实时位置,具体操作如下:
[0143] 通过智能家居上设置的单个工作频率在蓝牙频段的天线阵列,一个安装在蓝牙拖鞋上的可移动的单天线蓝牙发射信标,由于信标的位置与天线阵列的位置有垂直于地面的高度差,从而构成一个三维定位系统。
[0144] 在本实施例中,如图2和图3所示,将一个天线阵列布置在某一智能家居设备的顶角上。
[0145] 因为需要智能家居设备与被测物(即信标,下文用被测物代替)在垂直维度上有高度差,因此以智能窗帘、空调等安装在高处的智能家居设备作为载体为宜。被测物的坐标为(x,y,z),能够独立发射蓝牙信号。
[0146] 所述天线阵列可以识别被测物与天线阵列的俯仰夹角θ1和方位夹角θ2,以天线阵列的顶角为坐标原点,由于天线阵列离地高度d已知,因此通过下列公式可得信标的坐标(x,y,z)
[0147] x=tanθ1×d
[0148] y=tanθ1×tanθ2×d
[0149] z=d-h
[0150] 在实际应用中,由于信标是安装在蓝牙拖鞋上的,因此信标的离地高度h可以忽略不计,即z=d。
[0151] 优选的,所述天线阵列获取所述信标与其本身之间的俯仰夹角;
[0152] 包括使用下列公式获取所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
[0153]
[0154]
[0155]
[0156] 其中:
[0157] θ1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
[0158] λ表示蓝牙射频信号在空气中传播时的电磁波波长;
[0159] d0表示天线阵列中,每个天线之间的单元间隔;
[0160] φ1、φ2、φ3分别表示天线阵列中不同横列的天线所接收到的射频信号的相位延迟,且其数值呈线性正比,即φ1:φ2:φ3=1:2:3。
[0161] 在上述公式中,需要得知被测物与天线阵列的俯仰夹角θ1和方位夹角θ2,方可具体知道被测物的坐标,接下来阐述一下天线阵列如何测量角度。信标信号为电磁波,为矢量单位,所以信标信号可从任何角度向天线阵列发射,均可以矢量分解为俯仰夹角θ1与方位夹角θ2。在蓝牙2.4GHz频段下,电磁波在空气中传输波长λ为0.125m。
[0162] 天线阵列之间单元间隔d0=0.0125m~0.094m之间。需监测的信标距离天线z=1m~5m,则z>>d0。在此条件下,每一个天线单元所接收到的信标信号的夹角看作相等。
[0163] 如图4所示,以4×4天线阵列为例,信标信号以俯仰夹角θ1入射,当天线16接收到信标信号时,画出垂直信标信号方向的等相位面。则天线4、8、12与该等相位面的距离,即天线接收到信号的延时距离。天线4、8、12接收到的信号相位延迟为Ф1、Ф2、Ф3,则根据公式可知:
[0164]
[0165]
[0166]
[0167] 反推得到公式:
[0168]
[0169]
[0170]
[0171] 由此可知所述信标与所述天线阵列之间的俯仰夹角θ1;
[0172] 而本实施例中Ф1、Ф2、Ф3数值成线性正比,即Ф1:Ф2:Ф3=1:2:3;同时另外三组纵向阵列(天线1、5、9、13;天线2、6、10、14;天线3、7、11、15)所读取到的相位值和Ф1、Ф2、Ф3是一样的。因此当其中某一数值存在误差时,可以通过比对另外数值进行矫正,提高结果准确性。
[0173] 比如说实际接收到的一组相位延迟信息Ф1=30°Ф2=64°Ф3=90°;根据三者比例应为Ф1:Ф2:Ф3=1:2:3,即高概率Ф2=64°因误差造成,其真实值应矫正为60°;又比如说天线1、5、9、13组成的阵列A收到信息Ф1=32°Ф2=64°Ф3=96°;而天线2、6、10、14;天线3、7、11、15所组成的阵列B、C收到的信息均为Ф1=30°Ф2=60°Ф3=90°,也可以得知阵列A存在误差,需参考B、C阵列的结果进行矫正。
[0174] 优选的,所述天线阵列获取所述信标与其本身之间的方位夹角;
[0175] 包括使用下列公式获取所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
[0176]
[0177]
[0178]
[0179] 其中:
[0180] θ2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角;
[0181] λ表示蓝牙射频信号在空气中传播时的电磁波波长;
[0182] d0表示天线阵列中,每个天线之间的单元间隔;
[0183] φ4、φ5、φ6分别表示天线阵列中不同横列的天线所接收到的射频信号的相位延迟,且其数值呈线性正比,即φ4:φ5:φ6=1:2:3。
[0184] 同理,如图5所示,信标信号以方位夹角θ2入射,当天线4接收到信标信号时,画出垂直信标信号方向的等相位面。则天线1、2、3与该等相位面的距离,即天线接收到信号的延时距离。天线1、2、3接收到的信号相位延迟为Ф4、Ф5、Ф6,则根据公式可知:
[0185]
[0186]
[0187]
[0188] 反推得到公式:
[0189]
[0190]
[0191]
[0192] 同样的,4×4天线阵列共16个通道数据可以通过互相比对进行矫正,提高结果准确性。
[0193] 因此当4×4天线模组的横、纵阵列通过相位计算出信标夹角θ1、θ2时,即可得出所述信标坐标(x,y,z)。
[0194] 优选的,多个天线阵列之间获取所述信标与其本身之间的俯仰夹角和方位夹角,并以两个天线阵列之间的距离中点为原坐标(0,0,0)获取所述信标的平面内坐标(x1,y1),得到所述蓝牙拖鞋的实时位置;
[0195] 包括使用下列公式获取所述信标的平面内坐标(x1,y1);
[0196]
[0197]
[0198] 其中:
[0199] d′表示两个所述天线阵列之间的距离;
[0200] θ′1表示所述信标与所述天线阵列的俯仰夹角;
[0201] θ′2表示所述信标与所述天线阵列的方位夹角。
[0202] 在本实施例中,一对天线阵列布在某一特定智能家居产品的两个邻边顶角上。被测物信标在平面内坐标为(x1,y1),能够独立发射蓝牙信号。
[0203] 如图6所示,天线阵列按照上述方法可以识别信标与模组的夹角θ′1、θ′2。设坐标原点为两天线模组的距离中点,由于两个模组之间距离d′已知,则由公式可知信标坐标为:
[0204]
[0205]
[0206] 此实施例中,是以所述蓝牙拖鞋始终位于地面为基础,即所述信标始终位于地面,其离地高度为0;
[0207] 如图7所示,当多个智能家居同时定位蓝牙拖鞋的位置时,可以更为精准的得知蓝牙拖鞋的具体坐标。
[0208] 优选的,所述天线的频率为2.4GHz,全向性辐射。
[0209] 所述天线阵列上的天线和所述蓝牙拖鞋上的天线的频率均为2.4GHz的蓝牙频率,以IFA天线为佳,全向性辐射确保无论所述蓝牙拖鞋位于家里哪个位置都可以实现与智能家居的数据传输和保障定位的精准。
[0210] 优选的,所述PCB板上设置有电池。
[0211] 所述电池提供能源支持,以纽扣电池为佳。
[0212] 以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
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