【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及定位，尤其是一种低功耗2.4ghz网络实时组网定位方法及系统。
技术介绍
1、在现有的实时定位技术中，高功耗一直是制约其广泛应用的关键问题。传统定位系统，尤其是那些依赖于连续无线信号传输的，往往因频繁的数据交换和高功率信号发射而消耗大量电能。这不仅限制了设备的电池寿命，也阻碍了小型化和便携式设备的发展。此外，这些系统在复杂环境中处理信号反射和干扰的能力有限，导致定位精度下降，且缺乏根据设备状态动态调整功耗的智能机制。加之隐私保护措施不足，用户数据安全成为一大隐患。鉴于此，研发一种低功耗、高精度且安全的实时定位方法，对于推动定位技术在更多领域的应用具有重要意义。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术一种低功耗2.4ghz网络实时组网定位方法所采用的技术方案包括以下步骤：
2、s1：配对与密钥生成，设备拥有者与外设通过蓝牙进行初始配对；在配对过程中，双方通过安全协议协商生成一对非对称密钥：私钥和公钥，确保通信的安全性；设备拥有者保留私钥，外设存储公钥用于后续的加密通信；
3、s2：外设定位数据收集，外设开启低功耗蓝牙广播，使用2.4ghz频段发送包含自身标识的信标信号，周围的苹果设备作为find my网络的一部分，被动地监听这些信标信号；当接收到信号时，周围设备计算出与外设之间的距离或位置信息，并使用外设的公钥加密该位置信息；加密后的定位数据通过互联网上传至apple服务器；
4、s3：定位数据处理与传输，apple服务器
5、s4：用户端查询与更新，设备拥有者通过find my app查询外设的位置；app与apple服务器进行安全通信，请求最新的定位数据；apple服务器验证请求后，向设备拥有者的设备返回加密的位置信息；设备拥有者的设备使用私钥解密信息，在find my app中显示外设的当前位置；
6、s5：动态更新与隐私保护，外设持续广播信标信号，find my网络中的设备不断更新位置信息并上传至服务器；设备拥有者可以随时通过find my app查看最新位置，或者设置通知，当外设移动超出预设范围时接收警报。整个过程中，所有通信都经过加密，且位置数据仅对设备拥有者可见，确保用户隐私安全。
7、作为本专利技术进一步的方案，步骤s2中外设进行低功耗蓝牙广播的具体步骤如下：
8、s21：外设使用ble技术与设备拥有者的苹果设备进行配对，配对过程中使用非对称密钥，在低功耗模式下进行密钥的生成和管理；
9、s22：用户在app中开启外设定位功能后，在外设静止时，外设按照较长的时间间隔进行广播；在外设运动时，外设按照较短的时间间隔进行广播；所述较长的时间间隔为4秒，较短的时间间隔为2秒；
10、s23：低功耗数据传输，find my网络中的设备监听信标信号时，采用节能模式，在检测到信号时才激活接收器，上传到apple服务器的位置数据经过压缩，减少传输时间和能量消耗；
11、s24：用户通过find my app进行位置查询时，外设进行位置更新请求，减少数据传输和服务器负载；当外设位置改变时，系统触发通知操作，减少后台数据刷新频率。
12、作为本专利技术进一步的方案，构建一个模型预测低功耗2.4ghz网络实时组网定位中能量消耗e和定位精度a的表现；
13、能量消耗模型：能量消耗e受到广播频率p和频率f的直接影响，构建的模型可以表示为：，其中α和β分别是与功率和频率相关的能量消耗系数，γ是固定开销；
14、定位精度模型：定位精度a受到接受设备数量d的影响，同时也受到广播频率p和频率f的影响，构建的定位精度模型如下：
15、，其中δ、ϵ、ζ 和 η 是与接收设备数量、环境因素、功率和频率相关的精度系数，为环境因素；
16、步骤1：设计实验以收集不同p、f和d的e和a数据，控制实验环境，记录环境因素en，包括：温度、湿度、障碍物分布，记录每种设置下的e和a；
17、步骤2：使用最小二乘法拟合数据，求解 α、 β、 γ、δ、 ϵ、 ζ和 η，使用交叉验证检验模型的泛化能力；
18、步骤3：在已知p、f、d和en的条件下，使用历史数据训练机器学习模型预测e和a，使用言传算法寻找p和f的最优组合，在给定d和en的情况下最大化a的同时最小化e。
19、作为本专利技术进一步的方案，步骤s4中定位方法的具体步骤如下：
20、s41：外设和用户的苹果设备配对完成后，用户在外设的设置中启动find my功能，允许设备参与find my网络，根据设备的电池寿命和定位精度需求，设置低能量ble广播的功率和频率；
21、s42：外设周期性地发射包含其唯一id的ble信标信号，信号强度足够让附近的苹果设备接收到；
22、s43：周围苹果设备的蓝牙接收器被动监听来自外设的ble信标信号，当接收到信号时，苹果设备利用其内置的gps或wi-fi定位功能计算出相对于外设的大致位置；
23、s44：苹果设备使用外设的公钥加密计算出的位置信息，加密后的定位数据通过安全连接上传至apple服务器，存储在find my网络数据库中，apple服务器使用设备拥有者的私钥解密位置信息，并将解密后的数据存储起来，设备拥有者可以通过find my app查询外设的位置，app从apple服务器获取最新的定位数据；
24、s45：外设继续广播信标信号，周围苹果设备继续监听并上传新的定位信息，确保位置数据的实时性，当外设的位置发生显著变化时，find my app可向用户发送通知。
25、作为本专利技术进一步的方案，一种低功耗2.4ghz网络实时组网定位系统，系统包括以下模块：
26、配对与安全通信模块：负责设备间的初始蓝牙配对，生成非对称密钥对，确保所有通信过程的安全加密，保护用户隐私；
27、 实时定位与数据传输模块：实现外设的低功耗蓝牙广播，find my网络中的设备监听并计算位置信息，加密后上传至apple服务器，优化功耗和定位精度；
28、数据处理与隐私保护模块：apple服务器接收、解密并处理位置数据，存储并安全转发给设备拥有者，提供动态更新与隐私保护机制，确保位置数据的实时性和安全性；
29、用户交互与通知模块：允许设备拥有者通过find my app查询外设位置，接收位置更新通知，设置警报，提供交互界面，实时掌握外设位置信息。
30、有益效果：此定位方法结合了节能技术与精确定位本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低功耗2.4GHz网络实时组网定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低功耗2.4GHz网络实时组网定位方法，其特征在于，步骤S2中外设进行低功耗蓝牙广播的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种低功耗2.4GHz网络实时组网定位方法，其特征在于，构建一个模型预测低功耗2.4GHz网络实时组网定位中能量消耗E和定位精度A的表现；
4.根据权利要求1所述的一种低功耗2.4GHz网络实时组网定位方法，其特征在于，步骤S4中定位方法的具体步骤如下：
5.一种低功耗2.4GHz网络实时组网定位系统，系统包括以下模块：
【技术特征摘要】
1.一种低功耗2.4ghz网络实时组网定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低功耗2.4ghz网络实时组网定位方法，其特征在于，步骤s2中外设进行低功耗蓝牙广播的具体步骤如下：
3.根据权利要求1所述的一种低功耗2.4ghz网络实时组网定位方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖峰祥，刘动民，胡伶，
申请(专利权)人：博硕科技江西有限公司，
类型：发明
国别省市：
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