目標地理位置監控系統及方法與流程

2023-10-10 19:35:34 1

本發明涉及目標地理位置監控技術領域，尤其涉及一種目標地理位置監控系統及方法。

背景技術：

當今社會，老人和孩子走丟的情況時有發生。在老人和孩子身上安置一些無線電子設備(稱為節點)，定時給老人和孩子的監護人發送位置信息，這樣，老人和孩子的監護人就能夠更加安心一些。對於某些貴重物品，也可以通過安裝上這些節點，來進行防盜等事宜。

傳統實現節點數據傳輸的方法是，首先通過傳統的蜂窩網絡把節點的數據收集起來，再通過運營商網絡或者網際網路，把地理位置數據傳遞給監護人持有的電子設備上(比如手機、筆記本電腦)。但是這個方法有很多問題。第一，節點必須帶有sim卡來和傳統蜂窩網絡進行通信，但是，sim卡使用比較貴，且必須按時繳費；第二，附帶sim卡會使節點的設計更加複雜，增大了節點的設計難度和體積，給隨身攜帶帶來不便；第三，因為該老人和孩子還有貴重物品都帶節點，節點的數量會非常多，當節點的數量增大到一定值的時候，就會造成傳統蜂窩網絡無法提供服務的情況；第四，因為這些節點屬於監控類的設備，實時性要求也比較高，所以上傳頻率會比較大，但是數據量比較小，傳統的用於語音和娛樂服務等大量數據服務的蜂窩網絡控制信令比較複雜，也比較長，不適用於這種高頻次和數據量小的服務。第五，從資源的復用方式來說，傳統的蜂窩網絡，只使用碼分、時分或者頻分中的一種資源復用方式，一個通信系統容納的節點數量有限，類似位置服務等低速率數據、高頻次服務，只使用單一的方法，在有限的通信帶寬下，當節點的數量增大到一定程度之後，通信系統就會造成雪崩效應，導致所有的節點都無法發送數據。第六，傳統蜂窩網絡的節點，耗電量比較大，需要頻繁給節點充電。

技術實現要素：

本發明的主要目的在於提供一種目標地理位置監控系統及方法，旨在解決如何安全有效地監控多個目標節點的地理位置的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種目標地理位置監控系統，應用於伺服器中，所述伺服器通過通信網關與多個節點建立通信連接，並通過通信網絡與多個監控終端建立通信連接，所述目標地理位置監控系統包括：通信信道分配模塊，用於通過通信網關給每一個節點分配不同的通信信道和不同的通信時隙使每一個節點匹配一個或多個監控終端進行通信；位置定位模塊，用於通過所述節點的定位單元以第一時間為周期定位節點的地理位置，並通過通信網關以第二時間為周期從節點獲取該節點的地理位置信息；節點追蹤模塊，用於根據所述節點的地理位置信息判斷該節點是否超出預先設置的地理活動範圍，當所述節點超出預先設置的地理活動範圍時產生提示信息並通過通信網關發送給節點，該節點的報警器播放提示信息以提示該節點佩戴的目標用戶返回地理活動範圍；環境監控模塊，用於控制所述節點的超聲波傳感器獲取目標用戶當前所處地理環境的路況信息，根據目標用戶當前所處地理環境的路況信息判斷目標用戶是否處於危險地理環境，並產生報警信息並將報警信息通過通信網絡發送給與所述節點匹配的監控終端。

優選的，所述目標地理位置監控系統還包括信息獲取模塊，該信息獲取模塊用於從所述監控終端獲取監控者為每一節點預設的地理活動範圍，並存儲在伺服器的存儲單元中。

優選的，所述節點追蹤模塊還用於根據所述節點的地理位置信息和預置的電子地圖產生指引目標用戶返回地理活動範圍的導航路線並通過通信網關發送給節點，該節點的報警器播放導航路線以將目標用戶指引至地理活動範圍內。

優選的，所述報警器為燈光閃爍報警器或警笛報警器，當目標用戶超出預設的活動範圍時，所述報警器以燈光閃爍方式或者聲音警笛方式播放提示信息以通知用戶返回地理活動範圍內。

優選的，每一個節點分配一個或多個通信信道來匹配一個或多個監控終端，所述第一時間大於等於第二時間。

本發明還提供一種目標地理位置監控方法，應用於伺服器中，所述伺服器通過通信網關與多個節點建立通信連接，並通過通信網絡與多個監控終端建立通信連接，所述目標地理位置監控方法包括步驟：通過通信網關給每一個節點分配不同的通信信道和不同的通信時隙使每一個節點匹配一個或多個監控終端進行通信；通過所述節點的定位單元以第一時間為周期定位節點的地理位置；通過通信網關以第二時間為周期從節點獲取該節點的地理位置信息；根據所述節點的地理位置信息判斷該節點是否超出預先設置的地理活動範圍；當所述節點超出預先設置的地理活動範圍時產生提示信息並通過通信網關發送給節點，該節點的報警器播放提示信息以提示該節點佩戴的目標用戶返回地理活動範圍；控制所述節點的超聲波傳感器獲取目標用戶當前所處地理環境的路況信息；根據目標用戶當前所處地理環境的路況信息判斷目標用戶是否處於危險地理環境；產生報警信息並將該報警信息通過通信網絡發送給與所述節點匹配的監控終端。

優選的，所述目標地理位置監控方法還包括步驟：從所述監控終端獲取監控者為每一節點預設的地理活動範圍數據，並存儲在伺服器的存儲單元中。

優選的，所述目標地理位置監控方法還包括步驟：根據所述節點的地理位置信息和預置的電子地圖產生指引目標用戶返回地理活動範圍的導航路線並通過通信網關發送給節點，該節點的報警器播放導航路線以將目標用戶指引至地理活動範圍內。

優選的，所述報警器為燈光閃爍報警器或警笛報警器，當目標用戶超出預設的活動範圍時，所述報警器以燈光閃爍方式或者聲音警笛方式播放提示信息以通知用戶返回地理活動範圍內。

優選的，每一個節點分配一個或多個通信信道來匹配一個或多個監控終端，所述第一時間大於等於第二時間。

相較於現有技術，本發明所述目標地理位置監控系統及方法基於lora通信技術的定位架構，通過採用給監控節點分配不同的通信信道和通信時隙的復用方式，提高了通信系統中監控的節點數量。本發明所述目標地理位置監控系統及方法能夠同時安全有效地監控多個節點目標地理位置，使得節點具有遠距離、低功耗(電池壽命長)、低成本的特性，能夠使通信系統中的節點比傳統蜂窩網的方法壽命更長，無需頻繁為節點充電，廣泛應用於對目標用戶特別是老人和兒童的出行安全進行有效的、全方面監控及防範，最大限度地避免目標用戶發生意外。

附圖說明

圖1是本發明目標地理位置監控系統優選實施例的應用環境示意圖；

圖2是圖1中的節點優選實施例的結構方框圖；

圖3是應用於伺服器中的目標地理位置監控系統的功能模塊圖；

圖4是本發明目標地理位置監控方法優選實施例的流程圖。

本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本發明的具體實施方式、結構、特徵及其功效，詳細說明如下。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

參照圖1所示，圖1是本發明目標地理位置監控系統優選實施例的應用環境示意圖。在本實施例中，所述目標地理位置監控系統20(如圖3所示)安裝並運行於伺服器2中，所述伺服器2通過通信網關3與多個節點1建立通信連接，並通過通信網絡5與多個監控終端4建立通信連接。每一個節點1通過通信網關3與伺服器2進行通信，每一個監控終端4通過通信網絡5與伺服器2進行通信。優選地，所述伺服器2與通信網關3之間為有線連接，每一個節點1與通信網關3之間為無線連接，每一個監控終端4與伺服器2之間通過網際網絡(internet)、移動通信網絡、有線網絡建立通信連接。

在本實施例中，所述節點1為一種佩戴於目標用戶(例如老年人或兒童)身上的無線電子設備，能夠實時獲取自己的地理位置信息。所述伺服器2為一種網絡伺服器(webserver)或者通信伺服器(communicationserver)，用於運行本發明所述目標地理位置監控系統20來完成目標地理位置的監控功能。本發明所述目標是指目標用戶，例如老年人或兒童。所述監控終端4為一種智慧型手機、筆記本、桌上型電腦、平板電腦、個人數字助理(personaldigitalassistant，pda)設備、電子看板等其它任意合適的可攜式電子設備，用於根據節點1的地理位置信息對目標用戶的地理活動範圍進行追蹤，並對目標用戶所處地理環境進行監控，以便為目標用戶的活動安全提供保障。所述通信網絡5可以是有線通信網絡或無線通信網絡，在優選的實施例中，所述通信網絡5優選為無線通信網絡，包括但不限於，gsm網絡、gprs網絡、cdma網絡、wcdma網絡、td-scdma網絡、wimax網絡、td-lte網絡、fdd-lte網絡、3g\4g\5g網路等無線傳輸網絡。

在本實施例中，所述通信網關3為一種基於lora通信技術的現有通信網關(loragateway)，能夠為每一個節點1分配不同的通信信道和不同的時隙使每一個節點1匹配一個或多個監控終端4進行通信。本實施例中，一個節點1可以同時匹配多個監控終端4，一個監控終端4也可以匹配多個節點1；所述通信匹配是指相互匹配的節點1與監控終端4之間能夠進行數據交互。例如，第一個節點1和第一個監控終端4匹配，第二個節點1和第二個監控終端4匹配。當不同的節點1與不同的監控終端4通信匹配成功後，第二個監控終端4沒有權利查看第一個節點1的數據，通信網關3也不會將第一個節點1的數據推送給第二個監控終端4。

參照圖2所示，圖2是圖1中的節點1優選實施例的結構方框圖。在本實施例中，所述節點1為一種佩戴於目標用戶(例如老年人或兒童)身上的無線電子設備，包括但不僅限於，定位單元11、通信埠12、控制單元13、報警器14以及超聲波傳感器15。所述定位單元11、通信埠12、報警器14和超聲波傳感器15均通過數據線連接至所述控制單元13，控制單元13可以控制定位單元11、通信埠12、報警器14和超聲波傳感器15的工作。所述定位單元11為gps模塊或北鬥模塊，用於獲取節點1的地理位置信息。所述通信埠12為一種無線通信模塊，用於為節點1與通信網關3進行通信提供通信接口。所述控制單元13為一種微控制器，用於控制報警器14播放提示信息以提示目標用戶返回預設的地理活動範圍。所述報警器14可以為燈光閃爍報警器或警笛報警器，當目標用戶超出預設的地理活動範圍時，通過燈光閃爍方式或者聲音警笛方式產生告警信息通知用戶返回地理活動範圍內。

在本實施例中，所述超聲波傳感器15為現有技術中的超聲波電路，例如包括超聲波發射電路和超聲波接收電路，超聲波發射電路包括多個超聲發射管的驅動電路，用於探測目標用戶所處周圍地理環境時發射多個方向的超聲波信號。所述超聲波接收電路包括濾波電路、放大電路和轉換電路，用於當接收到周圍地理環境反射回來的超聲波信號後，對超聲波信號進行濾波、放大和信號轉換。所述超聲波傳感器15通過測量發出和接收超聲波的時間間隔，來偵測目標用戶所處周圍地理環境的路況信息，例如偵測目標用戶距離障礙物的距離及離地面的高度。所述路況信息為通過超聲波傳感器15發射超聲波信號，並檢測反射超聲波信號的時間間隔所確定的佩戴者與障礙物之間的距離信息。本實例通過超聲波傳感器15能夠及時的測量和發現路況以供伺服器2判斷目標用戶是否處於危險地理環境，當目標用戶處於危險地理環境時，通過報警器14進行提醒，這對視力不好的老年人等目標用戶來說具有很大的意義，能夠為老年人實時的預警潛在的風險。

參照圖3所示，圖3是應用於伺服器2中的目標地理位置監控系統20的功能模塊圖。在本實施例中，所述伺服器2包括，但不僅限於，通信單元21、處理單元22以及存儲單元23。所述通信單元21可以為一種有線通信接口和/或無線通訊接口，例如，支持gsm、gprs、wcdma、cdma、td-scdma、wimax、td-lte、fdd-lte、3g\4g\5g等通訊技術的通訊接口。所述處理單元32可以為一種中央處理器(cpu)、微控制器(mcu)、數據處理晶片、或者具有數據處理功能的信息處理單元。所述存儲單元33可以為一種只讀存儲單元rom，電可擦寫存儲單元eeprom、快快閃記憶體儲單元flash或固體硬碟等。

在本實施例中，所述目標地理位置監控系統20包括，但不局限於，信息獲取模塊201、信道分配模塊202、位置定位模塊203、節點追蹤模塊204及環境監控模塊205。本發明所稱的模塊是指一種能夠被所述伺服器1的處理單元22執行並且能夠完成固定功能的一系列電腦程式指令段，其存儲在所述伺服器1的存儲單元23中。本實施例將結合圖4具體說明目標地理位置監控系統20中各個模塊的功能。

參照圖4所示，是本發明目標地理位置監控方法優選實施例的流程圖。在本實施例中，本發明所述目標地理位置監控方法應用於伺服器2中，結合圖1、圖2和圖3所示，所述的目標地理位置監控方法包括以下步驟：

步驟s31，信息獲取模塊201從監控終端4獲取監控者為每一節點預設的地理活動範圍。在本實施例中，監控者預先在監控終端4設置每一節點1的地理活動範圍數據，並將每一節點1的地理活動範圍數據通過通信網絡5上傳至伺服器2的存儲單元23中，所述監控者可以為目標用戶(例如老年人或小孩)的監護人或者醫護人員。

步驟s32，信道分配模塊202通過通信網關3給每一個節點1分配不同的通信信道和不同的通信時隙使每一個節點1匹配一個或多個監控終端4進行通信。在本實施例中，信道分配模塊202採用不同的通信信道編碼來為每一個節點分配不同的通信信道，可以為節點1分配一個或多個通信信道來匹配一個或多個監控終端4，也就是說，一個節點1可以同時匹配多個監控終端4，一個監控終端4也可以匹配多個節點1；所述通信匹配是指相互匹配的節點1與監控終端4之間能夠進行數據交互。例如，第一個節點1和第一個監控終端4匹配，第二個節點1和第二個監控終端4匹配。當不同的節點1與不同的監控終端4通信匹配成功後，第二個監控終端4沒有權利查看第一個節點1的數據，通信網關3也不會將第一個節點1的數據推送給第二個監控終端4。

步驟s33，位置定位模塊203通過節點1的定位單元以第一時間t1為周期定位節點的地理位置。在本實施例中，每一個節點1通過各自的定位模塊11每隔第一時間t1周期性地掃描該節點1的地理位置，而不是實時將每一個節點1的地理位置信息通過通信信道發送給伺服器2，減少了網絡通信信道的使用頻率，從而降低了網路堵塞的風險。

步驟s34，位置定位模塊203通過通信網關3以第二時間t2為周期從節點1獲取該節點1的地理位置信息。在本實施例中，每一個節點1通過各自的通信埠12以第二時間t2周期性地將節點1的地理位置信息通過通信網關3發送給伺服器2。其中，第一時間t1大於等於第二時間t2，從而保證節點1獲取地理位置信息與發送地理位置信息給伺服器2在時間上不會發生衝突。此外，採用第一時間t1為周期定期掃描節點1的地理位置，並採用第二時間t2為周期通過通信網關3獲取節點1的地理位置信息，而不是實時將每一個節點1的地理位置信息通過通信信道發送給伺服器2，這種採用不同通信時隙的時分機制周期性發送數據，減少了網路通信信道的使用頻率，從而降低了網路堵塞的風險。

步驟s35，節點追蹤模塊204根據節點1的地理位置信息判斷節點1是否超出預先設置的地理活動範圍；具體地，當收到節點1發送的地理位置信息後，節點追蹤模塊204監測節點1的地理位置是否超出了預先設置的地理活動範圍。若節點1超出預先設置的地理活動範圍，則執行步驟s36；若節點1沒有超出預先設置的地理活動範圍，則執行步驟s33繼續監控節點1的地理位置。

步驟s36，節點追蹤模塊204產生提示信息並通過通信網關3發送給節點1，該節點1的報警器14播放提示信息以提示該節點佩戴的目標用戶返回地理活動範圍。在本實施例中，所述報警器14可以為燈光閃爍報警器和警笛報警器，當目標用戶超出預設的地理活動範圍時，節點1的控制單元13控制報警器14發出燈光閃爍警笛或者警笛的提示信息通知用戶返回地理活動範圍內。在優選的實施例中，所述節點追蹤模塊204還可以根據所述節點1的地理位置信息和預置的電子地圖產生指引目標用戶返回地理活動範圍的導航路線並通過通信網關3發送給節點1，該節點1的報警器14播放導航路線以將目標用戶指引至地理活動範圍內，所述電子地圖預先存儲在伺服器2的存儲單元23中。

步驟s37，環境監控模塊205控制節點1的超聲波傳感器15獲取目標用戶當前所處地理環境的路況信息。在本實施超聲波傳感器15發射多個不同方向的用於探測目標用戶所處周圍地理環境的超聲波信號來探測目標用戶當前所處地理環境的路況信息。具體地，所述超聲波傳感器15通過測量發出和接收超聲波的時間間隔，來偵測目標用戶所處周圍地理環境的路況信息，例如偵測目標用戶距離障礙物的距離及離地面的高度。所述路況信息為通過超聲波傳感器15發射超聲波信號，並檢測反射超聲波信號的時間間隔所確定的佩戴者與障礙物之間的距離信息。本實例通過超聲波傳感器15能夠及時的測量和發現路況以供伺服器2判斷目標用戶是否處於危險地理環境，當目標用戶處於危險地理環境時，通過報警器14進行提醒，這對視力不好的老年人等目標用戶來說具有很大的意義，能夠為老年人實時的預警潛在的風險。

步驟s38，環境監控模塊205根據目標用戶當前所處地理環境的路況信息判斷目標用戶是否處於危險地理環境；若目標用戶處於危險地理環境，則執行步驟s39；若目標用戶未處於危險地理環境，則返回步驟s37繼續監控目標用戶所處地理環境的路況信息。

步驟s39，環境監控模塊205產生報警信息並將報警信息通過通信網絡5發送給與節點1匹配的監控終端4。在本實施例中，所述報警信息包括目標用戶的地理位置信息以及目標用戶當前所處地理環境的路況信息，可以在監控終端4的顯示屏上顯示或者通過監控終端4的發聲單元進行播放，通知監控終端4的家人或者監護人等提供幫助，從根本上對目標用戶特別是老人和兒童的出行安全進行有效的、全方面監控及防範，以避免目標用戶行走至危險地理環境區域內，最大限度地避免目標用戶發生意外。

本發明所述目標地理位置監控系統及方法基於lora通信技術的定位架構，通過採用給監控節點分配不同的通信信道和通信時隙的復用方式，提高了通信系統中監控的節點數量。本發明所述目標地理位置監控系統及方法能夠同時安全有效地監控多個節點目標地理位置，使得節點具有遠距離、低功耗(電池壽命長)、低成本的特性，能夠使通信系統中的節點比傳統蜂窩網的方法壽命更長，無需頻繁為節點充電，廣泛應用於對目標用戶特別是老人和兒童的出行安全進行有效的、全方面監控及防範，最大限度地避免目標用戶發生意外。

本領域技術人員可以理解，上述實施方式中各種方法的全部或部分步驟可以通過程序來指令相關硬體完成，該程序可以存儲於計算機可讀存儲介質中，存儲介質可以包括：只讀存儲器、隨機存儲器、磁碟或光碟等。

以上僅為本發明的優選實施例，並非因此限制本發明的專利範圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護範圍內。