蓝牙物联网通信网络设计方案

随着当前经济的快速发展，社会运行节奏加快，人们更倾向于选择高效的出行方式，而飞机就是其中之一。近年来，全国各地机场的吞吐量不断增长，导致航站楼面积过大，而 GPS全球定位系统在室内感测不到卫星信号无法进行室内定位等问题出现。本项目旨在解决大型室内公共场所的导航问题，通过部署低功耗蓝牙网络实现向用户推送信息并提供室内导航服务。

1 低功耗蓝牙技术

通信网络

低耗能技术是蓝牙 4.0 版本新提出的一种技术，瞄准了物联网方向的应用，与之前的蓝牙技术相比，耗能减少了 90%。在市场中占有率极高的 Android 从4.3 系统发布开始正式支持蓝牙 4.0。相对于蓝牙 2.1或者蓝牙 3.0 等传统蓝牙的高耗电性，蓝牙 4.0功耗极低，一粒纽扣电池可以供设备连续工作一年。且凭借其较远的传输距离，相对于其它蓝牙技术，低耗能蓝牙在物联网中有着不可比拟的优势，具有低成本，低能耗，连接方便、安全等特点。

2 硬件设计

2.1 硬件功能

该系统在室内布设多个蓝牙节点，每个蓝牙节点硬件会广播含有自己特定的 128 位通用唯设备识别码(UUID)以及 16 位由 Major 和 Minor 标志所组成的数据包智能终端通过接收数据包，读取设备识别码和标志符来识别广播信息的监牙节点 ID，并通过检测 RSSI信号值计算出与节点的距离，以确定智能终端的位置。

2.2 硬件设计

本系统选用北欧半导体 Nordic Semiconductor 公司生产的nRF51822-QFAA 蓝牙芯片，该芯片具有高效、低功耗的特点，工作在 2.4 GHZ 频段，支持蓝牙4.0，最高传输速率可达 2 Mb/s，传输距离可达 10。片基于 32位 ARM Cortex MO CPU内核，有 256 KB Flash 和 16 KB RAM，正常工作电压在 18~3.6V之间。因此电源使用了电压为3V的CR2032纽扣电池为设备供电。

3 软件设计

蓝牙物联网通信网络

3.1概述

软件设计分为两部分，一部分是 Android 手机端的 App 设计，将蓝牙节点分布在各处，通过蓝牙硬件布点完成组网，当用户走近不同的蓝牙节点时， Android 手机端 App 将推送不同的网页地址及位置信息。另一部分为网页端设计，用户可单击推送信息中的网页链接，通过移动数据或无线网络 WiFi获取推送信息。推动的信息可以在网页后台轻松更改。

3.2软件功能

蓝牙物联网系统程序设计流程图如图 3 所示。软件界面如图 4所示。在 Android 智能终端中打开 App，软件会提示应用尝试打开蓝牙，用户允许开启蓝牙后，通过右下角的添加按钮能够搜索节点信息。

当用户走近某一个节点时， App 周期性检测蓝牙节点的信号强度(RSSI)，可大致计算出蓝牙节点与用户之间的距离，系统可以设定一个触发距离，例如设定触发距离为0.2 m，当用户与节点之间的距离小于或等于 0.2 m 时，App 即对当前节点的信息及定位信息进行推送，方便用户寻找当前所在位置及选择目的地进行导航。同时用户还可以在单击链接打开的网页中单击“回到主页”按钮，进入航班信息搜索页面，寻找自己的航班信息。

低功耗蓝牙虽然功率小但传输速率较低，因此借助如今已十分发达，且传输速率快的移动网络。采用将蓝牙和移动网络相结合的方式推送信息，能提高信息的传输量和传输速率，更好地实现蓝牙物联网系统。且由于向用户推送的信息存在网页上，可方便的在网页后台更改，因此不需要频繁更新手机软件来更新信息。

出处：物联网技术

原标题：基于低功耗蓝牙的物联通信网络设计与实现

作者：王健文王子威陈诗超