一种汽车蓝牙钥匙定位方法与流程

[0001]
本发明涉及无线测距定位技术领域，具体涉及一种汽车蓝牙钥匙定位方法。


背景技术：

[0002]
蓝牙钥匙是在距离车辆较近的情况下，利用手机蓝牙功能进行车辆控制的一种功能。蓝牙钥匙可以实现车门开/关锁、后备箱开启/关闭等相关操作。蓝牙钥匙是一把看不见的智能钥匙，不仅能够实现物理钥匙的主要功能，还能够实现更丰富的车联网功能，比如：人不在场时将车借给朋友，实现虚拟钥匙启动车辆等。
[0003]
现有技术一般是利用车载t-box蓝牙设备与手机app配合实现车联蓝牙钥匙。一般采用读取车内t-box上蓝牙设备的rssi(received signal strength indicator，接收信号强度)，并且通过与阈值比较确定蓝牙钥匙的位置(是否在车内)。这种方法存在的问题是：定位精度不高，判断准确率低。


技术实现要素：

[0004]
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种汽车蓝牙钥匙定位方法。
[0005]
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006]
一种汽车蓝牙钥匙定位方法，包括以下步骤：
[0007]
步骤1，绘制表示汽车轮廓的平面多边形，在多边形所在平面上建立平面直角坐标系，并计算多边形每个顶点的坐标；
[0008]
步骤2，第一蓝牙装置周期向外广播数据，蓝牙钥匙接收并匹配成功后，向外广播数据；所有蓝牙装置均接收蓝牙钥匙的广播数据，并分别将各自的rssi输出至ecu；蓝牙装置的数量不少于3个，分别安装在多边形平面内的3个不同位置；
[0009]
步骤3，ecu基于rssi计算蓝牙钥匙与每个蓝牙装置的距离；
[0010]
步骤4，基于蓝牙钥匙与每个蓝牙装置的距离及每个蓝牙装置的坐标计算蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标；
[0011]
步骤5，根据蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标与多边形的位置关系判断蓝牙钥匙是否在车内。
[0012]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0013]
本发明通过建立平面直角坐标系并计算汽车轮廓平面多边形顶点的坐标，在多边形内至少3个位置分别设置一个蓝牙装置，获取蓝牙装置接收蓝牙钥匙广播数据的rssi，基于rssi计算蓝牙钥匙与每个蓝牙装置的距离，并在此基础上计算蓝牙钥匙在多边形平面投影的坐标，根据所述坐标与多边形的位置关系判断蓝牙钥匙是否在车内，能够实现蓝牙钥匙的自动定位。本发明由于在至少3个位置设置蓝牙装置，并基于rssi确定蓝牙钥匙的位置，提高了蓝牙钥匙的定位精度。
附图说明
[0014]
图1为本实施例涉及的硬件结构示意图；
[0015]
图2为车内轮廓为矩形时的示意图，
“○”
表示蓝牙钥匙位置。
具体实施方式
[0016]
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0017]
本发明实施例一种汽车蓝牙钥匙定位方法，包括以下步骤：
[0018]
s101、绘制表示汽车轮廓的平面多边形，在多边形所在平面上建立平面直角坐标系，并计算多边形每个顶点的坐标；
[0019]
s102、第一蓝牙装置周期向外广播数据，蓝牙钥匙(即手机)接收并匹配成功后，向外广播数据；所有蓝牙装置均接收蓝牙钥匙的广播数据，并分别将各自的rssi输出至ecu；蓝牙装置的数量不少于3个，分别安装在多边形平面内的3个不同位置；
[0020]
s103、ecu基于rssi计算蓝牙钥匙与每个蓝牙装置的距离；
[0021]
s104、基于蓝牙钥匙与每个蓝牙装置的距离及每个蓝牙装置的坐标计算蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标；
[0022]
s105、根据蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标与多边形的位置关系判断蓝牙钥匙是否在车内。
[0023]
本实施例涉及的硬件电路结构如图1所示，主要包括ecu、与ecu相连的多个蓝牙装置以及蓝牙钥匙即手机。蓝牙装置可以工作在发射和接收两种状态。图1中只画出了3个蓝牙装置，分别是第一蓝牙装置、第二蓝牙装置和第三蓝牙装置。
[0024]
在本实施例中，步骤s101主要用于确定汽车轮廓并建立平面直角坐标系。确定汽车轮廓主要用于判断蓝牙钥匙是否在车内。本实施例的汽车轮廓是指汽车内车体与水平面的交线。实际的汽车轮廓比较复杂，为了简化数据处理，用多边形近似表示汽车轮廓，这样可使蓝牙钥匙是否在车内的判断方法大为简化。原则上平面直角坐标系的原点可以是多边形所在平面上的任意一点，坐标轴也可以为任意方向，但为了简化计算一般选车内一些特殊点为原点，以车身对称轴方向为纵轴方向，如图2所示。有了坐标系，便可计算多边形每个顶点的坐标；有了顶点坐标，汽车轮廓就确定了。
[0025]
在本实施例中，步骤s102主要用于获取每个蓝牙装置接收蓝牙钥匙广播数据的rssi。为了提高定位精度，至少选取3个位置，在每个位置设置一个与ecu相连的蓝牙装置。这些蓝牙装置的间距应尽量大，而且不能共线(或近似共线)，一般设置在4个侧车门位置。多个蓝牙装置中第一蓝牙装置为主蓝牙装置，首先由主蓝牙装置周期广播数据，蓝牙钥匙接收广播数据并进行匹配，匹配成功后，由蓝牙钥匙向外广播数据，然后所有蓝牙装置进行接收，将各自的rssi送到ecu。在匹配之前，主蓝牙装置广播数据的周期可较大，可选为1秒左右；匹配成功后，为提高数据处理精度，广播数据的周期可缩小至10～50毫秒。
[0026]
在本实施例中，步骤s103主要用于计算蓝牙钥匙与每个蓝牙装置的距离。rssi的大小与距离远近密切相关，距离越近，衰减越小，rssi越大；距离越远，衰减越大，rssi越小。rssi近似与距离的平方成反比。据此原理可以基于rssi计算距离。可以根据经验公式进行计算，也可以将“距离-rssi”的试验数据制成表格，再利用插值法进行精确计算。
[0027]
在本实施例中，步骤s104主要用于确定蓝牙钥匙的位置坐标。蓝牙钥匙不一定刚
好在多边形所在平面内，因此，实际上是要计算蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标，有了这个坐标就可以判断蓝牙钥匙是否在车内了。可利用几何知识，基于蓝牙钥匙与每个蓝牙装置的距离及每个蓝牙装置的坐标，求解蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标。
[0028]
在本实施例中，步骤s105主要用于判断蓝牙钥匙是否在车内。本实施例是根据蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标与多边形的位置关系进行判断。步骤s101已经得到了多边形各个顶点的坐标，据此可以得到每条边所在直线的方程，根据投影坐标与各条边的位置关系可判断投影是否位于多边形内。
[0029]
作为一种可选实施例，所述s103先对接收到的每个蓝牙装置的rssi进行二阶矩随动滤波得到然后基于计算蓝牙钥匙与每个蓝牙装置的距离；的计算公式如式(1)～(5)所示：
[0030]
m
t
＝m
t-1
*β1+(1-β1)*α
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0031]
v
t
＝v
t-1
*β2+(1-β2)*α
t
*α
t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0032][0033][0034][0035]
式中，t表示当前时刻即第t时刻，α
t
为当前时刻的rssi值，m
t
为当前时刻rssi的一阶矩，v
t
为当前时刻rssi的二阶矩，β1、β2为滤波系数。
[0036]
本实施例给出了对rssi数据进行滤波的一种技术方案。由于影响rssi的因素较多，利用直接测得的rssi值计算距离误差较大。为此，本实施例利用二阶矩随动滤波对直接测得的rssi进行处理，可在一定程度上消除干扰的影响，具体方法如公式(1)～(5)。其中，β1、β2为滤波系数，一般取β1＝0.90～0.99，β2＝0.80～0.95。
[0037]
作为一种可选实施例，基于rssi计算蓝牙钥匙与蓝牙装置的距离d的公式如下：
[0038]
d＝10-(rssi-a)/20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0039]
式中，d的单位为米，a为距离为1米时的接收信号强度，rssi、a的单位均为dbm。
[0040]
本实施例给出了根据rssi值计算距离的技术方案。计算原理很简单，通过将rssi与距离为1米时的信号强度a比较，即可得到rssi对应的距离。a的值可通过反复实验获得，本实施例a＝-59dbm。
[0041]
作为一种可选实施例，所述s104具体包括：
[0042]
求解由式(7)、(8)、(9)组成的方程组，得到蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标x、y：
[0043][0044][0045][0046]
式中，(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)分别为第一蓝牙装置、第二蓝牙装置、第三蓝牙装置的坐标，z为蓝牙钥匙与多边形所在平面的距离，r1、r2、r3分别为当前周期蓝牙钥匙与第一蓝牙装置、第二蓝牙装置和第三蓝牙装置的距离。
[0047]
本实施例给出了计算蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标的一种技术方案。式(7)、(8)、(9)实际上是分别以3个蓝牙装置所在位置为球心，以r1、r2、r3为半径的3个球面方程，3个球面的交点即为蓝牙钥匙所在位置。这3个方程中的任意2个方程的两边相减，消去变量z得到一个二元一次方程组，解所述二元一次方程组得到x、y。由于根据rssi得到的r1、r2、r3存在误差，由式(7)、(8)、(9)组成的方程组可能无解。如果出现这种情况，放弃当前时刻数据，以下一时刻的数据重新进行计算。
[0048]
作为一种可选实施例，所述多边形为顶点坐标分别为(a1,b1)、(a1,b2)、(a2,b2)、(a2,b1)的矩形，其中，a1<a2，b1<b2；若蓝牙钥匙在多边形所在平面投影的坐标(x,y)满足a1＜x＜a2且b1＜y＜b2，则蓝牙钥匙在车内；否则蓝牙钥匙在车外。
[0049]
本实施例给出了多边形为最简单的矩形时，判定蓝牙钥匙是否在车内的一种技术方案。如图2所示，只要满足a1＜x＜a2且b1＜y＜b2，就可以认为蓝牙钥匙在车内；否则在车外。一般情况下将汽车的轮廓多边形近似为一矩形，对判定结果的影响并不大。
[0050]
上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。