本文關鍵詞：基于藍牙4.0的防丟系統(tǒng)的研究與設計

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【摘要】：隨著社會的進步和技術的發(fā)展,人們的工作和生活節(jié)奏越來越快,外出開會、洽談、旅行、購物的需求也越來越普遍,也正是因為如此,隨身物品丟失的案例屢見不鮮；與此同時兒童、老人走失的事件也屢有發(fā)生。因此對于防丟系統(tǒng)的研究具有很大的市場價值。 藍牙4.0標準使得藍牙設備在傳輸距離、抗干擾能力以及能源消耗上都表現(xiàn)優(yōu)異,特別是它只需要一節(jié)紐扣電池就可以使用數(shù)年的低功耗特性,更是令世人矚目。 論文首先基于生活場景中的防丟需求對低功耗藍牙協(xié)議進行了研究,其中重點對其協(xié)議的層次結(jié)構以及設備的工作狀態(tài)、工作角色、工作模式等多個角度進行了探討；其次,對Android系統(tǒng)的藍牙協(xié)議棧的實現(xiàn)進行了分析,對其應用程序的開發(fā)特別是低功耗藍牙相關的程序開發(fā)細節(jié)進行了調(diào)研。最后,在對傳統(tǒng)的防丟系統(tǒng)的概念模型和存在的問題進行深入分析的基礎上設計并實現(xiàn)了一套硬件成本更低廉、邏輯更精簡的防丟系統(tǒng)。 該防丟系統(tǒng)主要由子機和母機兩部分組成。子機是一個具有低功耗藍牙廣播功能的硬件模塊,在實際應用中用戶可以將其安置于防丟物品當中；母機則是一款基于Android智能設備的應用程序,用戶只需要將其安裝在軟硬件均支持低功耗藍牙的Android手機上即可對子機進行監(jiān)控,達到防丟的目的。在系統(tǒng)工作時,子機需要工作在廣播狀態(tài),并按照協(xié)議的要求在相應的廣播信道上發(fā)送廣播消息；母機則僅僅通過對子機進行簡單的掃描即可獲取子機的信號強度,并且通過先驗的子機信號強度數(shù)據(jù)(包括離線采集和線上獲取兩種)對子機的狀態(tài)進行分析,并在適當?shù)那闆r下進行報警。 本文在實驗室條件下的對該系統(tǒng)進行了功能測試,測試時令子機和母機以不同的速度勻速遠離,并在母機報警時記錄子機和母機的距離,稱為“報警距離”,由報警距離可以計算出母機從子機進入異常狀態(tài)到最終報警的反應時間,而這個反應時間就是衡量防丟系統(tǒng)工作性能的一個重要指標。實驗結(jié)果表明在子機以正常行走速度遠離母機時,母機能夠迅速作出反應并向用戶報警。
【關鍵詞】：低功耗藍牙 Android手機 防丟系統(tǒng) 反應時間
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN925
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景11-13
• 1.1.1 現(xiàn)實背景11
• 1.1.2 技術背景11-13
• 1.2 藍牙4.0低功耗技術的特點13-14
• 1.3 低功耗藍牙技術的應用14-15
• 1.3.1 運動醫(yī)療14
• 1.3.2 無線辦公14-15
• 1.3.3 射頻遙控15
• 1.4 無線技術與位置服務15-17
• 1.4.1 其他主流的無線技術簡介15-16
• 1.4.2 無線技術在位置服務中的應用16-17
• 1.5 智能移動終端對低功耗藍牙的支持17-19
• 1.5.1 iOS陣營18
• 1.5.2 Android陣營18-19
• 1.6 論文安排19
• 1.7 本章小結(jié)19-20
• 第二章 低功耗藍牙協(xié)議棧概述20-32
• 2.1 體系結(jié)構概述20-23
• 2.1.1 層次結(jié)構20-21
• 2.1.2 拓撲結(jié)構21
• 2.1.3 工作狀態(tài)和工作角色21-22
• 2.1.4 設備分類22-23
• 2.2 低功耗藍牙廣播狀態(tài)23-28
• 2.2.1 廣播類型概述23
• 2.2.2 廣播信道的選取23
• 2.2.3 廣播間隙(Advertising Interval)23-24
• 2.2.4 可連接的非定向廣播24-25
• 2.2.5 可連接的定向廣播25-26
• 2.2.6 可掃描的非定向廣播26-27
• 2.2.7 不可鏈接的非定向廣播27-28
• 2.3 低功耗藍牙的掃描狀態(tài)28-29
• 2.3.1 被動掃描(Passive Scanning)28
• 2.3.2 主動掃描(Active Scanning)28-29
• 2.4 GAP、GATT簡介29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-32
• 第三章 低功耗藍牙協(xié)議的Android系統(tǒng)實現(xiàn)的研究32-40
• 3.1 Android的體系架構分析32-34
• 3.1.1 Linux內(nèi)核層32-33
• 3.1.2 系統(tǒng)運行庫層33-34
• 3.1.3 應用程序框架層(Application Framework)34
• 3.1.4 應用程序?qū)?/span>34
• 3.2 Android系統(tǒng)的藍牙實現(xiàn)34-39
• 3.2.1 Android藍牙基本架構34-35
• 3.2.2 BlueZ架構35-36
• 3.2.3 Android藍牙協(xié)議棧36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 防丟系統(tǒng)的研究與設計40-55
• 4.1 傳統(tǒng)的防丟系統(tǒng)40-42
• 4.1.1 防丟系統(tǒng)概念模型40-41
• 4.1.2 傳統(tǒng)防丟系統(tǒng)存在的問題41-42
• 4.2 防丟系統(tǒng)改進設計概述42-43
• 4.2.1 采用智能手機作為母機的載體42
• 4.2.2 基于信號強度防丟42-43
• 4.2.3 大幅度降低實現(xiàn)難度43
• 4.3 子機設計43
• 4.4 母機設計概述43-45
• 4.4.1 有限狀態(tài)機的基本概念43-44
• 4.4.2 母機的狀態(tài)機模型概述44-45
• 4.5 母機詳細設計45-54
• 4.5.1 輸入頻率控制45-46
• 4.5.2 輸入濾波46-48
• 4.5.3 信號數(shù)據(jù)的離線處理48-49
• 4.5.4 母機系統(tǒng)狀態(tài)機的設計49-50
• 4.5.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移控制器50-54
• 4.5.6 “1拖N”模式54
• 4.6 本章小結(jié)54-55
• 第五章 防丟系統(tǒng)的實現(xiàn)和功能測試分析55-77
• 5.1 概述55-58
• 5.1.1 Android應用開發(fā)概述55-57
• 5.1.2 服務器應用程序開發(fā)概述57-58
• 5.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)58-65
• 5.2.1 客戶端實現(xiàn)58-62
• 5.2.2 服務器實現(xiàn)62-65
• 5.3 防丟系統(tǒng)的實現(xiàn)65-74
• 5.3.1 子機實現(xiàn)66-69
• 5.3.2 母機實現(xiàn)69-74
• 5.4 防丟系統(tǒng)的測試分析74-76
• 5.4.1 測試方法74-75
• 5.4.2 測試結(jié)論75-76
• 5.4.3 測試結(jié)果的可靠性探討76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第六章 總結(jié)與展望77-79
• 6.1 全文的工作總結(jié)77
• 6.2 防丟系統(tǒng)的發(fā)展77-78
• 6.3 本章小結(jié)78-79
• 參考文獻79-81
• 致謝81-82
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 梁軍學;郁濱;;Linux藍牙協(xié)議棧的USB設備驅(qū)動[J];計算機工程;2008年09期

2 胡浩,王明照,楊杰;自適應模糊加權均值濾波器[J];系統(tǒng)工程與電子技術;2002年02期

3 徐金茍;;低能耗藍牙4.0協(xié)議原理與實現(xiàn)方法[J];微型電腦應用;2012年10期

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本文編號：1069016