一种基于蓝牙AOA通信的抗干扰可扩展装置的制作方法

一种基于蓝牙aoa通信的抗干扰可扩展装置
技术领域
1.本实用新型涉及通信领域，特别提供一种基于蓝牙5.1协议下aoa通信的抗干扰可扩展装置，使得室内复杂环境下的蓝牙aoa通信传输具有一定的抗干扰能力，提高了室内环境下蓝牙aoa通信定位的稳定性和精度。


背景技术：

2.传统的蓝牙通信定位技术采用rssi值进行定位，即在与定位基站设备通信的数据包传输中加入rssi(接收信号强度)机制，通过rssi值来虚拟出被定位设备的大致范围，再通过三边测量法，实现相互交集的测量算法，最终完成室内定位。该方法的定位精度通常为2～5m，且由于定位节点与基站节点之间的无线通信信道十分复杂、无线信号的多径传播以及定位节点或周围物体的随机运动所引起的无线信号非线性时变等因素存在，该定位方式的精度很难提高。
3.2019年1月，蓝牙技术联盟推出了蓝牙5.1规范，其中增加了aoa寻向功能，可帮助设备明确蓝牙信号的传输方向，通过监测到达不同天线的载波相位，接收端可以检测出到达信号和自身法线的夹角，在有不少于两个接收端的情况下，即可通过三角定位算法计算出发射端所在的位置，帮助开发者实现厘米级位置精度的蓝牙定位系统。
4.然而蓝牙aoa的通信定位也依旧面临着外界环境的多种干扰，如多径效应、信号衰弱、杂波信号及其他干扰等。而针对这些干扰，虽然目前已有相关的抗干扰算法对其进行处理并取得良好效果，但目前市场上研发的相关aoa定位产品，在监测到传输信号的方位角后，往往只对数据信息进行单一的滤波处理，缺乏对信号数据进行相关的抗干扰处理，这也使得目前市场上研发出的相关aoa定位产品在室内复杂环境下无法进行高精度定位，仅能在接近理想环境下进行aoa定位试验。
5.因此，对于实现室内复杂场景下的aoa定位，需要提出一种有效的方式或装置解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种基于蓝牙aoa通信的抗干扰可扩展装置，以解决上述背景中所提出的问题。
7.本实用新型提供了以下方案：
8.一种基于蓝牙aoa通信的抗干扰可扩展装置，包括防护外壳，安装在防护外壳内部的数据处理模块和电源模块，以及安装在防护外壳壳体上的指示灯、显示设备、多组按键开关、输入输出模块、开发调试端口，其中，
9.数据处理部分内置不同环境下的抗干扰程序算法，其用于对输入数据进行处理并将处理后的数据通过输出模块进行输出，同时在显示设备上进行显示；
10.显示设备用于将相关数据信息可视化，便于装置的调试控制；
11.指示灯用于表示装置的运行状态，不同的明亮情况表征装置不同的运行状态；
12.按键开关用于控制装置开启关闭及选择适用于不同室内环境下的抗干扰处理算法；
13.输入输出模块用于和外部设备进行信息交互；
14.电源供电部分为整个装置进行供电；
15.开发调试部分端口用于装置的开发调试，通过该端口可在装置的已有功能上进行扩展。
16.优选地，数据处理模块包括用以产生高频振荡信号的震荡电路、产生复位信号的复位电路、处理器芯片及芯片供电电路。
17.优选地，输入输出模块包括安装在防护外壳壳体内壁上的串行输入接口、usb输入接口、光纤输入接口、2.54mm排针排母输入接口，以及安装在防护外壳壳体外壁上的串行输出接口、usb输出接口、光纤输出接口、2.54mm排针排母输出接口，各组输出接口与各自的输入接口相对应。
18.优选地，指示灯采用若干种不同颜色的低功耗led灯珠。
19.优选的，电源模块采用锂电池。
20.优选地，防护外壳采用非透明式铝合金外壳，该外壳将整个装置的各模块进行包裹防护，同时对防护外壳进行钝化处理，用于形成钝化膜以减缓外壳腐蚀。
21.优选地，开发调试端口可选用micro usb接口，其用于该装置的开发调试，使用人员可将装置中原有的处理算法进行优化后导入，也可以在装置的原有功能上进行扩展。
22.优选的，所述处理器芯片可选用arm cortex
‑
m4系列cpu芯片。
23.优选地，显示设备选用oled显示器。
24.优选地，按键开关可选用轻触式独立按键。
25.与现有技术相比，本实用新型有益效果包括：
26.(1)本实用新型可有效减小在室内复杂环境下，由于多种外界因素对蓝牙aoa通信的干扰效果，提高了室内复杂环境下蓝牙aoa通信定位的稳定性和精度。
27.(2)本实用新型提出了一种使用便捷的装置，使用人员可通过装置上的轻触按键，快捷选取装置内存储的抗干扰算法来处理室内复杂场景下的信号数据。装置搭载的显示设备实现了数据信息可视化，方便用户对不同程序算法处理的结果进行对比分析。装置提供的开发调试端口方便了用户对其进行调试开发，其中的原有处理算法可被用户进行优化后导入，同时提供了基于原有功能上的自由扩展，使得装置在功能上具有一定的灵活性。
28.(3)本实用新型给室内复杂环境下的抗干扰措施提供了一种新的思路，即不必往定位设备中添加应对各种环境干扰的程序算法，只需将定位设备与本装置进行连接，调试后即可在室内复杂环境下快捷选取相应的抗干扰算法完成数据处理。
附图说明
29.图1为本实用新型的三维立体设计图。
30.图2为本实用新型的三维立体剖视图。
31.图3为本实用新型的平面展开图。
32.图4为本实用新型的俯视及内部模块分布图。
33.图中：1
‑
串行输入接口，2
‑
usb输入接口，3
‑
光纤输入接口，4
‑
2.54mm排针排母输入
接口，5
‑
指示灯，6
‑
显示设备，7
‑
按键开关，8
‑
串行输出接口，9
‑
usb输出接口，10
‑
光纤输出接口，11
‑
2.54mm排针排母输出接口，12
‑
开发调试端口，13
‑
防护外壳，14
‑
电源模块，15
‑
数据处理模块。
具体实施方式
34.为使本实用新型实施目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，以下实施例用于说明本实用新型，不应被看作对其他实施例的排除。基于本技术实施例，本领域的普通技术人员在不作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.本技术的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构成或操做，所以也不能理解为限制本技术的具体保护范围。
36.本技术的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“包括”、“选用”、“具有”、“以....为例”、“比如”以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
37.下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
38.如图1至图4所示，一种基于蓝牙aoa通信的抗干扰可扩展装置，包括防护外壳13，安装在防护外壳13内部的数据处理模块15和电源模块14，以及安装在防护外壳13壳体上的指示灯5、显示设备6、多组按键开关7、输入输出模块、开发调试端口12。指示灯5、显示设备6、按键开关7、输入输出模块、开发调试端口12、数据处理模块15和电源模块14等各单元之间通过数据线等连通组件将相应接口连接起来(电连接方式、结构、组成均采用常规结构，在此不再赘述)。
39.输入输出模块包括安装在防护外壳13壳体内壁上的串行输入接口1、usb输入接口2、光纤输入接口3、2.54mm排针排母输入接口4，以及安装在防护外壳13壳体外壁上的串行输出接口8、usb输出接口9、光纤输出接口10、2.54mm排针排母输出接口11，各组输出接口与各自的输入接口相对应。多输入输出接口的使用方便了与其他设备的数据传输。
40.其中，数据处理模块15包括用以产生高频振荡信号的震荡电路、产生复位信号的复位电路、处理器芯片及芯片供电电路。该数据处理部分存储了应对室内复杂场景下的相关数据处理算法，使用人员可通过按键开关7进行各抗干扰算法的选取调用。
41.指示灯5由数据处理模块15控制，该指示灯可选用若干种不同颜色的led灯珠，指示灯用以表示装置的运行状态，不同的明亮、闪烁情况表征装置不同工作状态。
42.在具体实施中，指示灯5明亮、闪烁状态包括(以红、绿灯为例)：
43.(1)当装置处于正常运行时，即装置保持从输入模块接收数据信息进行处理，并将处理后的数据通过输出模块传输给其他设备的运行状态，此时指示灯5绿灯常亮；
44.(2)当装置处于开发调试状态时，即通过装置的开发调试端口对装置进行程序下载，此时指示灯5红灯常亮；
45.(3)当装置工作运转不正常时，包括无法检测到与其他设备的正常连接、接收不到输入数据、内部硬件电路等出现故障或供电电压不稳等因素，此时指示灯5红灯保持闪烁，
同时显示设备接收数据处理模块发出的报警信号并进行信息显示；
46.(4)当装置使用可充电电池，并在关机状态下通过开发调试端口12进行充电时，此时指示灯5绿灯保持闪烁，充满电量时指示灯绿灯保持常亮；若在开机状态下进行充电，装置在没有检测到开发调试端口有程序下载传输的情况下，保持绿灯闪烁状态，即充电状态；若同时检测到该端口有程序传输，指示灯5将转为红灯常亮状态，即开发调试状态，同时在程序下载结束后自动转换为充电状态。
47.显示设备6如图1和图2所示，该显示部分用于数据的可视化，由数据处理模块15将接收到的原始数据及处理后的数据送至该显示设备6进行显示对比。同时，该显示设备6与按键开关7搭配使用，按键开关7如图3、图4所示排布，对应了四种功能：开关、模式、确认以及返回，通过开关控制装置的开启和关闭；通过模式选择不同室内环境下对应的抗干扰程序，并通过确认按键执行。按键开关7可选用轻触式独立按键。
48.电源模块14可选用锂电池，该电源模块为整个装置进行供电，包括数据处理模块15、显示设备6及指示灯5等模块。
49.防护外壳13可选用非透明式铝合金外壳，该外壳将整个装置的各模块进行包裹防护，同时对防护外壳进行钝化处理，用于形成钝化膜以减缓外壳腐蚀。
50.开发调试端口12可选用micro usb接口，其用于该装置的开发调试，使用人员可将装置中原有的处理算法进行优化后导入，也可以在装置的原有功能上进行扩展。
51.以上说明书和实施例描述，用于解释本技术保护范围，但并不构成对本技术保护范围的限定。通过本技术或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公共常识、本领域的普通技术知识/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本技术实例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本技术的保护范围之内。