本發(fā)明涉及藍(lán)牙通信領(lǐng)域，具體是一種發(fā)射方向可控的雙定向天線beacon設(shè)備、系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

普通beacon是建立在低功耗藍(lán)牙協(xié)議基礎(chǔ)上的一種廣播協(xié)議，同時(shí)它也是擁有這個(gè)協(xié)議的一款低功耗藍(lán)牙設(shè)備（從機(jī)）。作為一種beacon設(shè)備，它通常是放在室內(nèi)或室外的某個(gè)固定位置，借此向周圍進(jìn)行連續(xù)性廣播。但是常規(guī)beacon的天線是非定向的，以beacon布置點(diǎn)為中心，以圓形區(qū)域或扇形區(qū)域的形式覆蓋周圍空間。這樣的設(shè)計(jì)在某些特定的應(yīng)用場景存在多個(gè)不同節(jié)點(diǎn)的信號(hào)覆蓋范圍重疊區(qū)域非常大，容易造成互相干擾導(dǎo)致誤報(bào)、漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)等的問題。

公開號(hào)為cn106127890a的中國專利公開了一種藍(lán)牙門禁設(shè)備、藍(lán)牙終端、藍(lán)牙門禁管理系統(tǒng)及方法。該藍(lán)牙門禁管理方法包括：掃描藍(lán)牙門禁設(shè)備輪流發(fā)出的普通藍(lán)牙廣播消息和beacon廣播消息；對(duì)掃描到的beacon廣播消息進(jìn)行解析，并判斷解析出的標(biāo)識(shí)信息是否被特定app訂閱；若被所述特定app訂閱，則喚醒所述特定app，以對(duì)掃描到的普通藍(lán)牙廣播消息進(jìn)行解析，并根據(jù)解析出的門禁mac地址向相應(yīng)藍(lán)牙門禁設(shè)備發(fā)送開門控制信息。實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，不需要用戶將ic卡與門禁設(shè)備接觸，也不需要觸發(fā)app上的相應(yīng)按鍵，因此，能實(shí)現(xiàn)無障礙通行，對(duì)于雙手提重物或抱小孩的用戶尤為方便。該專利與本發(fā)明處于相同的技術(shù)領(lǐng)域，但是其與本發(fā)明要解決的問題不同。

公開號(hào)為cn105554694a的中國專利公開了一種利用藍(lán)牙beacon廣播控制藍(lán)牙智能設(shè)備的方法，包括下述步驟：s1，終端搜索藍(lán)牙智能設(shè)備，發(fā)送beacon配對(duì)廣播；s2，藍(lán)牙智能設(shè)備判斷收到的廣播包是否為beacon廣播；若是則進(jìn)行步驟s3，若否則發(fā)送默認(rèn)beacon廣播；s3，藍(lán)牙智能設(shè)備判斷收到的是否是一個(gè)beacon配對(duì)廣播；若是，則進(jìn)行步驟s4，若否則發(fā)送默認(rèn)beacon廣播；s4，藍(lán)牙智能設(shè)備發(fā)送特殊beacon配對(duì)廣播；s5，終端根據(jù)接收的廣播包，判斷是否是藍(lán)牙智能設(shè)備發(fā)出的特殊beacon配對(duì)廣播；若是則進(jìn)行步驟s6；s6，終端解析特殊beacon配對(duì)廣播，將配對(duì)碼提取出來并保存；s7，終端發(fā)送帶有配對(duì)碼的beacon控制廣播。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)藍(lán)牙智能設(shè)備的快速簡單控制。該專利所述的藍(lán)牙beacon廣播在特定的應(yīng)用場景下容易出現(xiàn)信號(hào)重疊干擾，存在誤報(bào)、漏報(bào)、錯(cuò)報(bào)等問題。

公開號(hào)為cn104617989a的中國專利公開了一種基于藍(lán)牙beacon改變終端工作模式的方法和終端，該方法步驟包括：移動(dòng)終端在發(fā)現(xiàn)進(jìn)入藍(lán)牙信標(biāo)beacon信號(hào)覆蓋范圍時(shí)，與藍(lán)牙信標(biāo)建立連接；移動(dòng)終端通過連接接收藍(lán)牙信標(biāo)的工作模式信息；移動(dòng)終端根據(jù)工作模式信息調(diào)整移動(dòng)終端、附屬設(shè)備、或移動(dòng)終端與附屬設(shè)備之間協(xié)作的工作模式。通過上述方式，本發(fā)明能夠直接調(diào)整移動(dòng)終端、附屬設(shè)備、或移動(dòng)終端與附屬設(shè)備之間協(xié)作的工作模式，不需要在終端進(jìn)行繁瑣操作設(shè)置，簡化了操作。該專利所述的藍(lán)牙信標(biāo)beacon信號(hào)覆蓋范圍在多個(gè)信標(biāo)beacon同時(shí)使用時(shí)，容易出現(xiàn)發(fā)射信號(hào)重疊干擾的問題。

目前一種應(yīng)用于學(xué)校門口考勤打卡的beacon通信方案如圖1所示，采用beacon與校園卡廣播掃描結(jié)合的方式，在學(xué)校門口內(nèi)外區(qū)域分別布置beacon熱點(diǎn)，在學(xué)生卡中配置ble模塊。當(dāng)佩戴學(xué)生卡的同學(xué)在進(jìn)出校門的時(shí)候，如果采用普通beacon布置方案，容易發(fā)生校內(nèi)beacon布置點(diǎn)與校外beacon布置點(diǎn)信號(hào)覆蓋重疊，使用校園卡廣播掃描通常會(huì)同時(shí)掃描到校內(nèi)與校外的beaconid號(hào)而導(dǎo)致誤判學(xué)生進(jìn)出校園的錯(cuò)誤考勤記錄。

綜上，現(xiàn)有的beacon通信方案不能解決在特定應(yīng)用場景下出現(xiàn)的不同beacon設(shè)備覆蓋范圍重疊交叉區(qū)域過大而造成的嚴(yán)重信號(hào)干擾問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種發(fā)射方向可控的雙定向天線beacon設(shè)備、系統(tǒng)及方法，以至少達(dá)到解決多個(gè)beacon設(shè)備同時(shí)使用的時(shí)信號(hào)出現(xiàn)重疊引發(fā)干擾的問題，防止出現(xiàn)信息誤報(bào)、漏報(bào)和錯(cuò)報(bào)等問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種發(fā)射方向可控的雙定向天線beacon設(shè)備，它包括兩個(gè)beacon發(fā)射模塊、金屬定向屏蔽體和定向天線隔離片，所述的beacon發(fā)射模塊包括天線，所述的金屬定向屏蔽體設(shè)置兩個(gè)定向開口，所述兩個(gè)beacon發(fā)射模塊和定向天線隔離片設(shè)置在所述金屬定向屏蔽體內(nèi)部，定向天線隔離片將金屬定向屏蔽體分隔成兩個(gè)空間，兩個(gè)beacon發(fā)射模塊分別設(shè)置在定向天線隔離片的兩側(cè)，所述兩個(gè)beacon發(fā)射模塊的天線裝配面分別朝向所述金屬定向屏蔽體的相應(yīng)定向開口，天線發(fā)射信號(hào)在所述金屬定向屏蔽體內(nèi)傳輸并且能夠使發(fā)射信號(hào)從所述定向開口發(fā)送出去，所述定向天線隔離片用于避免天線發(fā)射信號(hào)發(fā)生串?dāng)_。

所述的金屬定向屏蔽體為非透波金屬定向屏蔽體，能夠根據(jù)天線信號(hào)覆蓋范圍調(diào)整所述定向開口的大小和形狀，根據(jù)實(shí)際調(diào)測的需要進(jìn)行尺寸參數(shù)的設(shè)定用于滿足不同應(yīng)用場景和信號(hào)覆蓋范圍的需要。

所述的金屬定向屏蔽體為圓筒形或漏斗形。

所述的天線為板載天線或外置天線。

發(fā)射方向可控的雙定向天線beacon系統(tǒng)，它包括如權(quán)利要求1所述的發(fā)射方向可控的雙定向天線beacon設(shè)備和beacon接收設(shè)備，所述的beacon接收裝置能夠無干擾地接收所述beacon發(fā)射模塊發(fā)出的定向信號(hào)。

所述的beacon接收設(shè)備布置在beacon發(fā)射模塊發(fā)出的定向信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)。

所述的定向信號(hào)能夠根據(jù)實(shí)際需要在三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收。

發(fā)射方向可控的beacon信號(hào)發(fā)射方法，它包括以下步驟：

s1：beacon發(fā)射設(shè)備定向發(fā)射beacon信號(hào)；

s2：beacon接收設(shè)備在定向beacon信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)接收beacon發(fā)射設(shè)備發(fā)射的定向信號(hào)。

所述的定向發(fā)射通過調(diào)節(jié)金屬定向屏蔽體的結(jié)構(gòu)和定向開口來調(diào)節(jié)beacon信號(hào)的發(fā)射方向；設(shè)置多個(gè)beacon設(shè)備，用于控制不同場景beacon信號(hào)的發(fā)射方向。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的雙定向天線beacon設(shè)備采用背向放置的beacon發(fā)射模塊布局，并結(jié)合金屬定向屏蔽體的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)天線信號(hào)的定向發(fā)射，使不同beacon發(fā)射模塊在同一位置的不同方向發(fā)出廣播信號(hào)，金屬定向屏蔽體對(duì)發(fā)射信號(hào)的隔離傳輸避免了二個(gè)beacon同位置布置時(shí)出現(xiàn)的天線發(fā)射信號(hào)因信號(hào)覆蓋區(qū)域重疊而出現(xiàn)的互相干擾的缺陷，定向天線隔離片防止beacon發(fā)射模塊發(fā)生信號(hào)竄擾，每個(gè)beacon發(fā)射模塊的發(fā)射方向是可調(diào)可控的，不同beacon發(fā)射模塊之間可以實(shí)現(xiàn)無重疊交叉信號(hào)區(qū)域覆蓋，例如可以布置至少三個(gè)beacon發(fā)射模塊和相應(yīng)的定向天線隔離片、金屬定向屏蔽體，用以滿足不同的應(yīng)用場景對(duì)beacon信號(hào)發(fā)射方向的需要；本發(fā)明的雙定向天線beacon系統(tǒng)在beacon信號(hào)的發(fā)射端和接收端采用本發(fā)明的發(fā)射方向可控的beacon設(shè)備進(jìn)行位置布局，滿足三維空間內(nèi)任意位置的beacon信號(hào)無干擾發(fā)射和無干擾接收；本發(fā)明的方法可以通過調(diào)節(jié)金屬定向屏蔽體的結(jié)構(gòu)和開口來調(diào)節(jié)發(fā)射方向，也可以通過beacon發(fā)射模塊與定向金屬屏蔽體、定向天線隔離片的布局來調(diào)節(jié)發(fā)射方向。本發(fā)明解決了beacon設(shè)備信號(hào)覆蓋區(qū)域重疊而出現(xiàn)的互相干擾的問題，顯著提高了beacon信號(hào)識(shí)別度。

附圖說明

圖1為一種現(xiàn)有的學(xué)校門禁考勤打卡全向天線beacon方案示意圖；

圖2為本發(fā)明的金屬定向屏蔽體和定向天線隔離片的布局示意圖；

圖3為本發(fā)明的雙定向天線beacon設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明的雙定向天線beacon工作原理圖；

圖5為本發(fā)明的雙定向天線beacon設(shè)備工作示意圖；

圖6為本發(fā)明的金屬定向屏蔽體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的雙定向天線beacon系統(tǒng)應(yīng)用示意圖；

圖8為應(yīng)用了本發(fā)明的雙定向天線beacon方案學(xué)校門禁考勤打卡示意圖；

圖中，101-第一定向天線開口，102-定向天線隔離片，103-第三定向天線開口，104-金屬定向屏蔽體，201-第一beacon發(fā)射模塊，202-第二beacon發(fā)射模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

一種發(fā)射方向可控的雙定向天線beacon設(shè)備，它包括兩個(gè)beacon發(fā)射模塊、金屬定向屏蔽體和定向天線隔離片，所述的beacon發(fā)射模塊包括天線，所述的金屬定向屏蔽體設(shè)置兩個(gè)定向開口，所述兩個(gè)beacon發(fā)射模塊和定向天線隔離片設(shè)置在所述金屬定向屏蔽體，定向天線隔離片將金屬定向屏蔽體分隔成兩個(gè)空間，兩個(gè)beacon發(fā)射模塊分別設(shè)置在定向天線隔離片的兩側(cè)，所述兩個(gè)beacon發(fā)射模塊的天線裝配面分別朝向所述金屬定向屏蔽體的相應(yīng)定向開口，天線發(fā)射信號(hào)在所述金屬定向屏蔽體內(nèi)傳輸并且能夠使發(fā)射信號(hào)從所述定向開口發(fā)送出去，所述定向天線隔離片用于避免天線發(fā)射信號(hào)發(fā)生串?dāng)_。如圖2，3所示，第一beacon發(fā)射模塊201和第二beacon發(fā)射模塊202采用背靠背布局設(shè)計(jì)，中間以定向天線隔離片102分隔開，定向天線隔離片102為射頻信號(hào)屏蔽擋板，能夠避免信號(hào)串?dāng)_。第一beacon發(fā)射模塊201的天線裝配面朝向第一定向天線開口101，第二beacon發(fā)射模塊202的天線裝配面朝向第二定向天線開口201，定向天線開口分別為不同beacon發(fā)射模塊的天線信號(hào)發(fā)射提供出口，beacon發(fā)射信號(hào)沿金屬定向屏蔽體104傳輸，金屬定向屏蔽體104采用非透波金屬材料加工制作，可以根據(jù)天線信號(hào)覆蓋范圍試驗(yàn)調(diào)整開口的大小與形狀實(shí)現(xiàn)對(duì)beacon發(fā)射模塊的發(fā)射信號(hào)的隔離傳輸，信號(hào)互相干擾因金屬定向屏蔽體104的筒體隔離作用而明顯減少，beacon信號(hào)從兩個(gè)定向天線開口方向發(fā)送出去。如圖4，5所示，虛線示意圖為天線信號(hào)傳導(dǎo)覆蓋區(qū)域，在第一定向天線開口101和第二定向天線開口102方向會(huì)有局部微弱信號(hào)的交叉干擾，經(jīng)過信號(hào)屏蔽隔離后在非傳導(dǎo)區(qū)域信號(hào)干擾衰減明顯，不僅可以起到雙定向天線傳輸?shù)男Ч?，而且避免了發(fā)射信號(hào)覆蓋區(qū)域的重疊。

所述的金屬定向屏蔽體采用非透波金屬材料制作，能夠根據(jù)天線信號(hào)覆蓋范圍調(diào)整所述定向開口的大小和形狀，根據(jù)實(shí)際調(diào)測的需要進(jìn)行尺寸參數(shù)的設(shè)定用于滿足不同應(yīng)用場景和信號(hào)覆蓋范圍的需要。

所述的金屬定向屏蔽體為圓筒形或漏斗形。

所述的天線為板載天線或外置天線。應(yīng)用內(nèi)置天線可以減小設(shè)備體積，而外置天線可以擴(kuò)大信號(hào)傳輸距離。

首先將定向天線隔離片102安裝在圓筒形金屬定向屏蔽體104內(nèi)，再將第一beacon發(fā)射模塊201、第二beacon發(fā)射模塊202緊貼在定向天線隔離片102的兩側(cè)，第一beacon發(fā)射模塊201、第二beacon發(fā)射模塊202的天線裝配面分別朝向相應(yīng)的定向天線開口，避免影響天線信號(hào)傳輸損耗而降低傳輸指標(biāo)。

發(fā)射方向可控的雙定向天線beacon系統(tǒng)，它包括如權(quán)利要求1所述的發(fā)射方向可控的雙定向天線beacon設(shè)備和beacon接收裝置，所述的beacon接收裝置能夠無干擾地接收所述beacon發(fā)射模塊發(fā)出的定向信號(hào)。

所述的beacon接收裝置布置在beacon發(fā)射模塊發(fā)出的定向信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)。如圖7所示，在雙向天線信號(hào)輻射場景中，本發(fā)明的雙定向天線beacon系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際情況的需要進(jìn)行位置布局，在定向信號(hào)的覆蓋范圍且沒有重疊交叉的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行信號(hào)接收，顯著提高了信號(hào)識(shí)別度。

所述的定向信號(hào)能夠根據(jù)實(shí)際需要在三維空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收，例如在類似三通管道的金屬定向屏蔽體內(nèi)設(shè)置beacon發(fā)射模塊和相應(yīng)的定向天線隔離片，實(shí)現(xiàn)特定方向的信號(hào)覆蓋區(qū)域分布。

發(fā)射方向可控的beacon信號(hào)發(fā)射方法，它包括以下步驟：

s1：beacon發(fā)射設(shè)備定向發(fā)射beacon信號(hào)；

s2：beacon接收設(shè)備在定向beacon信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)接收beacon發(fā)射設(shè)備發(fā)射的定向信號(hào)。

所述的定向發(fā)射通過調(diào)節(jié)金屬定向屏蔽體的結(jié)構(gòu)和定向開口來調(diào)節(jié)beacon信號(hào)的發(fā)射方向；設(shè)置多個(gè)beacon發(fā)射模塊以及相應(yīng)的定向天線隔離片、定向金屬屏蔽體，用于控制不同場景beacon信號(hào)的發(fā)射方向。如圖6所示，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于學(xué)校門禁考勤打卡系統(tǒng)的金屬定向屏蔽體實(shí)施例參數(shù)，其中定向金屬屏蔽體采用非透波金屬材料的空心圓筒，圓筒的內(nèi)徑為40cm，外徑為42cm，圓筒以定向天線隔離片為中心兩端對(duì)稱，其中一端長99cm，另一端長99cm，可以滿足在學(xué)校等門禁系統(tǒng)中需要雙定向天線輻射beacon信號(hào)的場景應(yīng)用需求。

如圖8所示，作為應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施例之一，解決在背景技術(shù)中所提到的現(xiàn)有的一種應(yīng)用于學(xué)校門口考勤打卡的beacon通信方案的錯(cuò)報(bào)、誤報(bào)問題，在智慧校園卡的ble考勤打卡方案中采用beacon與校園卡廣播掃描方式，在此特定場景下需要在學(xué)校門口內(nèi)外區(qū)域布置beacon熱點(diǎn)，早上上學(xué)時(shí)當(dāng)佩戴學(xué)生卡的同學(xué)由門外經(jīng)過校門進(jìn)入學(xué)校或者放學(xué)時(shí)同學(xué)由校內(nèi)經(jīng)過校門走出校外的情況下，采用普通beacon布置時(shí)存在校內(nèi)布置beacon與校外布置beacon信號(hào)覆蓋重疊，通常同時(shí)掃到校內(nèi)與校外的beaconid號(hào)而容易導(dǎo)致誤判學(xué)生進(jìn)出校園的錯(cuò)誤考勤記錄。針對(duì)存在beacon信號(hào)交疊區(qū)域的情況，校內(nèi)beacon和校外beacon在重疊區(qū)域同時(shí)接收到廣播信號(hào)，容易受到干擾而造成誤判和錯(cuò)判，而采用本發(fā)明的雙定向天線beacon方案則可以避免以上存在的信號(hào)干擾問題，應(yīng)用了本發(fā)明的結(jié)果是基本無beacon信號(hào)交疊區(qū)域，校內(nèi)beacon和校外beacon基本單向廣播和掃描，校內(nèi)beacon和校外beacon信號(hào)基本無干擾。

經(jīng)過效果對(duì)比，本發(fā)明的雙定向天線在校園卡學(xué)校門禁系統(tǒng)打卡考勤應(yīng)用中可以有效避免校內(nèi)beacon與校外beacon信號(hào)交叉覆蓋導(dǎo)致的干擾、誤判和誤打卡問題，消除信號(hào)交叉干擾，顯著提高校園卡識(shí)別準(zhǔn)確度，達(dá)到了非常好的應(yīng)用效果。

可以將本發(fā)明應(yīng)用到其他領(lǐng)域的信號(hào)發(fā)射點(diǎn)方向控制技術(shù)中，解決天線發(fā)射信號(hào)出現(xiàn)重疊的問題。

以上內(nèi)容僅描述了本發(fā)明的基本原理和主要特點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解到，在不脫離本發(fā)明所附權(quán)利要求書所限定的精神和范圍內(nèi)，從形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)本發(fā)明所做出的變化，均在本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。