【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及定位，尤其是一種低功耗2.4ghz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、在現(xiàn)有的實(shí)時(shí)定位技術(shù)中，高功耗一直是制約其廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)定位系統(tǒng)，尤其是那些依賴于連續(xù)無線信號傳輸?shù)模蝾l繁的數(shù)據(jù)交換和高功率信號發(fā)射而消耗大量電能。這不僅限制了設(shè)備的電池壽命，也阻礙了小型化和便攜式設(shè)備的發(fā)展。此外，這些系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境中處理信號反射和干擾的能力有限，導(dǎo)致定位精度下降，且缺乏根據(jù)設(shè)備狀態(tài)動態(tài)調(diào)整功耗的智能機(jī)制。加之隱私保護(hù)措施不足，用戶數(shù)據(jù)安全成為一大隱患。鑒于此，研發(fā)一種低功耗、高精度且安全的實(shí)時(shí)定位方法，對于推動定位技術(shù)在更多領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)一種低功耗2.4ghz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：
2、s1：配對與密鑰生成，設(shè)備擁有者與外設(shè)通過藍(lán)牙進(jìn)行初始配對；在配對過程中，雙方通過安全協(xié)議協(xié)商生成一對非對稱密鑰：私鑰和公鑰，確保通信的安全性；設(shè)備擁有者保留私鑰，外設(shè)存儲公鑰用于后續(xù)的加密通信；
3、s2：外設(shè)定位數(shù)據(jù)收集，外設(shè)開啟低功耗藍(lán)牙廣播，使用2.4ghz頻段發(fā)送包含自身標(biāo)識的信標(biāo)信號，周圍的蘋果設(shè)備作為find?my網(wǎng)絡(luò)的一部分，被動地監(jiān)聽這些信標(biāo)信號；當(dāng)接收到信號時(shí)，周圍設(shè)備計(jì)算出與外設(shè)之間的距離或位置信息，并使用外設(shè)的公鑰加密該位置信息；加密后的定位數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至apple服務(wù)器；
4、s3：定位數(shù)據(jù)處理與傳輸，apple服務(wù)器
5、s4：用戶端查詢與更新，設(shè)備擁有者通過find?my?app查詢外設(shè)的位置；app與apple服務(wù)器進(jìn)行安全通信，請求最新的定位數(shù)據(jù)；apple服務(wù)器驗(yàn)證請求后，向設(shè)備擁有者的設(shè)備返回加密的位置信息；設(shè)備擁有者的設(shè)備使用私鑰解密信息，在find?my?app中顯示外設(shè)的當(dāng)前位置；
6、s5：動態(tài)更新與隱私保護(hù)，外設(shè)持續(xù)廣播信標(biāo)信號，find?my網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備不斷更新位置信息并上傳至服務(wù)器；設(shè)備擁有者可以隨時(shí)通過find?my?app查看最新位置，或者設(shè)置通知，當(dāng)外設(shè)移動超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)接收警報(bào)。整個過程中，所有通信都經(jīng)過加密，且位置數(shù)據(jù)僅對設(shè)備擁有者可見，確保用戶隱私安全。
7、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步的方案，步驟s2中外設(shè)進(jìn)行低功耗藍(lán)牙廣播的具體步驟如下：
8、s21：外設(shè)使用ble技術(shù)與設(shè)備擁有者的蘋果設(shè)備進(jìn)行配對，配對過程中使用非對稱密鑰，在低功耗模式下進(jìn)行密鑰的生成和管理；
9、s22：用戶在app中開啟外設(shè)定位功能后，在外設(shè)靜止時(shí)，外設(shè)按照較長的時(shí)間間隔進(jìn)行廣播；在外設(shè)運(yùn)動時(shí)，外設(shè)按照較短的時(shí)間間隔進(jìn)行廣播；所述較長的時(shí)間間隔為4秒，較短的時(shí)間間隔為2秒；
10、s23：低功耗數(shù)據(jù)傳輸，find?my網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備監(jiān)聽信標(biāo)信號時(shí)，采用節(jié)能模式，在檢測到信號時(shí)才激活接收器，上傳到apple服務(wù)器的位置數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮，減少傳輸時(shí)間和能量消耗；
11、s24：用戶通過find?my?app進(jìn)行位置查詢時(shí)，外設(shè)進(jìn)行位置更新請求，減少數(shù)據(jù)傳輸和服務(wù)器負(fù)載；當(dāng)外設(shè)位置改變時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)通知操作，減少后臺數(shù)據(jù)刷新頻率。
12、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步的方案，構(gòu)建一個模型預(yù)測低功耗2.4ghz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位中能量消耗e和定位精度a的表現(xiàn)；
13、能量消耗模型：能量消耗e受到廣播頻率p和頻率f的直接影響，構(gòu)建的模型可以表示為：，其中α和β分別是與功率和頻率相關(guān)的能量消耗系數(shù)，γ是固定開銷；
14、定位精度模型：定位精度a受到接受設(shè)備數(shù)量d的影響，同時(shí)也受到廣播頻率p和頻率f的影響，構(gòu)建的定位精度模型如下：
15、，其中δ、?、ζ?和?η?是與接收設(shè)備數(shù)量、環(huán)境因素、功率和頻率相關(guān)的精度系數(shù)，為環(huán)境因素；
16、步驟1：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以收集不同p、f和d的e和a數(shù)據(jù)，控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境，記錄環(huán)境因素en，包括：溫度、濕度、障礙物分布，記錄每種設(shè)置下的e和a；
17、步驟2：使用最小二乘法擬合數(shù)據(jù)，求解 α、 β、 γ、δ、 ?、 ζ和 η，使用交叉驗(yàn)證檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷姆夯芰Γ?
18、步驟3：在已知p、f、d和en的條件下，使用歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測e和a，使用言傳算法尋找p和f的最優(yōu)組合，在給定d和en的情況下最大化a的同時(shí)最小化e。
19、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步的方案，步驟s4中定位方法的具體步驟如下：
20、s41：外設(shè)和用戶的蘋果設(shè)備配對完成后，用戶在外設(shè)的設(shè)置中啟動find?my功能，允許設(shè)備參與find?my網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)設(shè)備的電池壽命和定位精度需求，設(shè)置低能量ble廣播的功率和頻率；
21、s42：外設(shè)周期性地發(fā)射包含其唯一id的ble信標(biāo)信號，信號強(qiáng)度足夠讓附近的蘋果設(shè)備接收到；
22、s43：周圍蘋果設(shè)備的藍(lán)牙接收器被動監(jiān)聽來自外設(shè)的ble信標(biāo)信號，當(dāng)接收到信號時(shí)，蘋果設(shè)備利用其內(nèi)置的gps或wi-fi定位功能計(jì)算出相對于外設(shè)的大致位置；
23、s44：蘋果設(shè)備使用外設(shè)的公鑰加密計(jì)算出的位置信息，加密后的定位數(shù)據(jù)通過安全連接上傳至apple服務(wù)器，存儲在find?my網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中，apple服務(wù)器使用設(shè)備擁有者的私鑰解密位置信息，并將解密后的數(shù)據(jù)存儲起來，設(shè)備擁有者可以通過find?my?app查詢外設(shè)的位置，app從apple服務(wù)器獲取最新的定位數(shù)據(jù)；
24、s45：外設(shè)繼續(xù)廣播信標(biāo)信號，周圍蘋果設(shè)備繼續(xù)監(jiān)聽并上傳新的定位信息，確保位置數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，當(dāng)外設(shè)的位置發(fā)生顯著變化時(shí)，find?my?app可向用戶發(fā)送通知。
25、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步的方案，一種低功耗2.4ghz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位系統(tǒng)，系統(tǒng)包括以下模塊：
26、配對與安全通信模塊：負(fù)責(zé)設(shè)備間的初始藍(lán)牙配對，生成非對稱密鑰對，確保所有通信過程的安全加密，保護(hù)用戶隱私；
27、?實(shí)時(shí)定位與數(shù)據(jù)傳輸模塊：實(shí)現(xiàn)外設(shè)的低功耗藍(lán)牙廣播，find?my網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備監(jiān)聽并計(jì)算位置信息，加密后上傳至apple服務(wù)器，優(yōu)化功耗和定位精度；
28、數(shù)據(jù)處理與隱私保護(hù)模塊：apple服務(wù)器接收、解密并處理位置數(shù)據(jù)，存儲并安全轉(zhuǎn)發(fā)給設(shè)備擁有者，提供動態(tài)更新與隱私保護(hù)機(jī)制，確保位置數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和安全性；
29、用戶交互與通知模塊：允許設(shè)備擁有者通過find?my?app查詢外設(shè)位置，接收位置更新通知，設(shè)置警報(bào)，提供交互界面，實(shí)時(shí)掌握外設(shè)位置信息。
30、有益效果：此定位方法結(jié)合了節(jié)能技術(shù)與精確定位本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種低功耗2.4GHz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗2.4GHz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法，其特征在于，步驟S2中外設(shè)進(jìn)行低功耗藍(lán)牙廣播的具體步驟如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗2.4GHz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法，其特征在于，構(gòu)建一個模型預(yù)測低功耗2.4GHz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位中能量消耗E和定位精度A的表現(xiàn)；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗2.4GHz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法，其特征在于，步驟S4中定位方法的具體步驟如下：
5.一種低功耗2.4GHz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位系統(tǒng)，系統(tǒng)包括以下模塊：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種低功耗2.4ghz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗2.4ghz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法，其特征在于，步驟s2中外設(shè)進(jìn)行低功耗藍(lán)牙廣播的具體步驟如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低功耗2.4ghz網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)組網(wǎng)定位方法，其...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：肖峰祥，劉動民，胡伶，
申請(專利權(quán))人：博碩科技江西有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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