一种远程定位方法及系统与流程

本发明涉及智能穿戴领域，特别涉及一种远程定位方法及系统。

背景技术：

人员的定位在各种需要进行远程指挥的工作中十分重要，例如消防、野外勘探、救援等，通过对人员进行实时定位可以知晓各人员的行进线路，工作站在知晓各人员的行进线路后可以更好地进行指挥。

目前的人员定位主要依赖于全球定位系统(英文：Global Positioning System，简称：GPS)，通过GPS在有GPS信号覆盖的区域可以对人员的位置进行实时监控，但是在GPS信号较差的区域，GPS信号时断时续，使得工作人员无法得知在GPS信号中断过程中，人员的行进线路，从而出现行进线路不连续的情况，此时则只能通过软件对线路进行拟合，降低了定位的准确性，在无GPS信号或基站信号覆盖的区域甚至无法对人员进行定位。

技术实现要素：

为了解决在GPS信号较差或是无GPS信号和基站信号的区域无法获取人员的行进线路的问题，本发明实施例提供了一种远程定位方法及系统。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种远程定位方法，所述远程定位方法包括：

终端周期性地通过惯性传感器获取人员的实时位置信息；

所述终端根据所述实时位置信息生成并存储位置数据包，所述位置数据包包括所述实时位置信息及对应时间；

所述终端将存储的所有位置数据包发送至工作站；

所述工作站接收所述终端发送的所有位置数据包；

所述工作站根据接收的所有位置数据包生成所述人员的行进线路。

优选地，所述远程定位方法还包括：

所述终端周期性地通过惯性传感器获取人员的实时运动姿态信息；

所述终端根据所述实时运动姿态信息生成并存储姿态数据包，所述姿态数据包包括所述实时运动姿态信息及对应时间；

所述终端将存储的所有所述姿态数据包发送至工作站；

所述工作站接收所述终端发送的所有所述姿态数据包；

所述工作站根据接收的所有所述姿态数据包确定与所述行进线路相对应的所述人员的运动姿态。

进一步地，所述实时位置信息为三维位置坐标。

优选地，所述实时运动姿态信息包括站立、步行、跑步、卧倒、跌落、徒步上楼、徒步下楼、电梯上楼、电梯下楼中的至少一种。

另一方面，本发明实施例还提供了一种远程定位系统，所述远程定位系统包括人员携带的终端和与所述终端通过无线连接的工作站，所述终端包括：

定位模块，用于周期性地通过惯性传感器获取人员的实时位置信息；

便携处理模块，用于根据所述实时位置信息生成位置数据包，所述位置数据包包括所述实时位置信息及对应时间；

存储模块，用于存储所述便携处理模块生成的所述位置数据包；

第一传输模块，用于将存储的所有所述位置数据包发送至所述工作站；

所述工作站包括：

第二传输模块，用于接收所述终端发送的所有所述位置数据包；

终端处理模块，用于根据接收的所有所述位置数据包生成所述人员的行进线路。

可选地，所述终端还包括：

姿态检测模块，用于周期性地通过惯性传感器获取人员的实时运动姿态信息；

所述便携处理模块还用于根据所述实时运动姿态信息生成姿态数据包，所述姿态数据包包括所述实时运动姿态信息及对应时间；

所述存储模块还用于存储所述姿态数据包；

所述第一传输模块还用于将存储的所有所述姿态数据包发送至所述工作站；

所述第二传输模块还用于接收所述终端发送的所有所述姿态数据包；

所述终端处理模块还用于根据接收的所有所述姿态数据包确定与所述行进线路相对应的所述人员的运动姿态。

进一步地，所述终端还包括第三传输模块，用于将所述实时位置信息或所述实时运动姿态信息传输至所述便携处理模块。

优选地，所述终端包括定位鞋和便携通讯器，所述定位鞋和便携通讯器无线连接，所述定位模块、所述姿态检测模块和所述第三传输模块设置在所述定位鞋中，所述便携处理模块、所述存储模块和所述第一传输模块设置在所述便携通讯器中。

可选地，所述终端还包括n个传输节点，所述n个传输节点间隔设置，且第1个所述传输节点用于接收并转发所述第一传输模块发送的数据，第i个所述传输节点用于接收第i-1个所述传输节点转发的所述第一传输模块发送的数据并转发，第n个所述传输节点用于接收第n-1个所述传输节点转发的所述第一传输模块发送的数据并转发至所述工作站，其中，2≤i≤n，且i和n均为整数。

可选地，所述终端还包括中继模块，所述中继模块用于接收所述第一传输模块发送的数据，并将接收的所述第一传输模块发送的数据发送至所述工作站，所述中继模块包括n个中继节点，所述n个中继节点之间基于无线自组网协议通讯。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：周期性地通过惯性传感器获取人员的实时位置信息，再根据实时位置信息生成并存储位置数据包，从而使得数据包中包括有人员任意时刻所处的位置信息，通过向工作站发送保存的所有位置数据包，工作站接收所有位置数据包，根据接收的数据包生成人员的行进线路，由于每次发送的数据包都包括所有的实时位置信息及对应时间，因此工作站只要接收到数据包就可以知晓人员的完整的行进线路，便于对人员进行指挥。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种远程定位系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种远程定位系统的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种定位鞋的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种人员的行进线路图；

图5是本发明实施例提供的一种便携通讯器的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种远程定位系统的数据包的传输示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种远程定位系统的数据包的传输示意图；

图8是本发明实施例提供的一种远程定位方法的流程图；

图9是本发明实施例提供的另一种远程定位方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种远程定位系统的示意图，如图1所示，远程定位系统包括人员携带的终端10和与终端10通过无线连接的工作站20，终端10包括定位模块11、便携处理模块12、存储模块16和第一传输模块13，定位模块11用于周期性地通过惯性传感器获取人员的实时位置信息；便携处理模块12用于根据实时位置信息生成位置数据包，其中，位置数据包包括实时位置信息及对应时间；存储模块16用于存储便携处理模块12生成的位置数据包；第一传输模块13用于将存储的所有位置数据包发送至工作站20。

工作站20包括第二传输模块21和终端处理模块22，第二传输模块21用于接收终端发送的所有位置数据包；终端处理模块22用于根据接收的所有位置数据包生成人员的行进线路。

需要说明的是，图1中图中带箭头的虚线表示位置数据包的传输方向。

本发明实施例周期性地通过惯性传感器获取人员的实时位置信息，再根据实时位置信息生成并存储位置数据包，从而使得数据包中包括有人员任意时刻所处的位置信息，通过向工作站发送保存的所有位置数据包，工作站接收所有位置数据包，根据接收的数据包生成人员的行进线路，由于每次发送的数据包都包括所有的实时位置信息及对应时间，因此工作站只要接收到数据包就可以知晓人员的完整的行进线路，便于对人员进行指挥。

实现时，实时位置信息可以为三维位置坐标。

图2是本发明实施例提供的另一种远程定位系统的示意图，如图2所示，终端10还包括姿态检测模块14，姿态检测模块14用于周期性地通过惯性传感器获取人员的实时运动姿态信息；此外，便携处理模块12还用于根据实时运动姿态信息生成姿态数据包，其中，姿态数据包包括实时运动姿态信息及对应时间；存储模块16还用于存储姿态数据包；第一传输模块13还用于将存储的所有姿态数据包发送至工作站20；第二传输模块21还用于接收终端10发送的所有姿态数据包；终端处理模块20还用于根据接收的所有姿态数据包确定与行进线路相对应的人员的运动姿态。从而使得工作站既可以获取人员的行进线路，方便进行指挥，又可以同时获知人员的实时运动姿态，在人员出现意外情况时，及时进行营救。

进一步地，终端10还包括第三传输模块15，第三传输模块15用于将实时位置信息或实时运动姿态信息传输至便携处理模块12，第三传输模块15可以通过近距离通讯技术进行传输，例如蓝牙等。

实现时，终端10可以包括定位鞋和便携通讯器，定位鞋和便携通讯器无线连接，定位模块11、姿态检测模块14和第三传输模块15设置在定位鞋中，便携处理模块12、存储模块16和第一传输模块13设置在便携通讯器中。

图3是本发明实施例提供的一种定位鞋的结构示意图，如图3所示，该定位鞋30内设置有容纳腔31，容纳腔31中设置有前述的定位模块11、姿态检测模块14和第三传输模块15，通过将姿态检测模块14设置在定位鞋11中可以准确获取人员运动时足部的加速度和角速度，从而可以根据足部加速度和角速度的变化判断出人员的实时运动姿态，同时定位鞋30可以提供良好的防水、隔热效果，确保定位模块11、姿态检测模块14和第三传输模块15工作的稳定性。

此外，由于定位鞋30内设置有容纳腔31，定位模块11、姿态检测模块14和第三传输模块15均设置在容纳腔31中，因此，当定位鞋30损坏时，可以将容纳腔31中的定位模块11、姿态检测模块14和第三传输模块15取出，置入另一个新的定位鞋30中。

可选地，实时运动姿态信息包括站立、步行、跑步、卧倒、跌落、徒步上楼、徒步下楼、电梯上楼、电梯下楼中的至少一种，例如，当姿态检测模块检测到足部的加速度为零，且对加速度进行积分后，得到足部的速度也为零，则可以认为人员处于站立状态。

图4是本发明实施例提供的一种人员的行进线路图，该图由终端处理模块22生成，如图4所示，人员从A处出发，途经走廊B、楼梯C、电梯D，最后返回A处，人员在走廊B处处于步行或跑步状态，人员在楼梯C处处于徒步上楼状态，人员在电梯D处处于电梯下楼状态。

进一步地，容纳腔31可以设置在定位鞋30内对应足弓的部位，由于人体在站立和行走过程中，足弓处对定位鞋30的压力最小，从而可以减小人员对设置在容纳腔31中的结构的挤压。

实现时，定位模块11可以包括三轴陀螺仪和三轴加速度计，姿态检测模块14也可以包括三轴陀螺仪和三轴加速度计，通过三轴陀螺仪可以检测出三个相互垂直的方向上的角速度，三轴加速度计可以检测出三个相互垂直的方向上的加速度。

容易想到的是，容纳腔31中还设置有电池，电池用于为定位模块11、姿态检测模块14和第三传输模块15提供电能。

进一步地，电池可以为充电电池，容纳腔31中还可以设置用于为电池进行充电的无线充电模块，以便于为电池进行充电。

图5是本发明实施例提供的一种便携通讯器的结构示意图，如图5所示，便携处理模块12、存储模块16和第一传输模块13可以设置在便携通讯器40中。

进一步地，该便携通讯器40中还可以设置有气压计，该气压计用于检测环境的气压，便携处理模块13还可以根据环境的气压对人员所处的高度位置进行校准，以使三维位置坐标中的高度坐标更准确。

容易想到的是，便携通讯器40中也设置有电池，以用于对便携通讯器40提供电能。

如图5所示，便携通讯器40上设置有第一电量指示灯41，便携处理模块13还可以在便携通讯器40中的电池的电量低于设定值时控制第一电量指示灯41发光，从而可以提示人员对便携通讯器40中的电池进行充电。

进一步地，便携通讯器40上还可以设置第二电量指示灯42，第三传输模块15还可以将定位鞋30中的电池的电量信息发送到便携通讯器40中，便携处理模块12还可以在定位鞋30中的电池的电量低于设定值时控制第二电量指示灯42发光，从而可以提示人员对定位鞋30中的电池进行充电。

优选地，便携通讯器40上可以设置电源开关43，用于连接和断开电池与便携处理模块12、第一传输模块13的电连接，以在不使用时关闭便携通讯器40，节约电量。

进一步地，便携通讯器40上还设置有电源指示灯44，用于在电源开关43闭合时发光，以提示人员便携通讯器40已经开启。

此外，便携通讯器40上还可以设置夹具，以便于将便携通讯器40夹持在衣服、腰带上，便于便携通讯器40的携带。

图6是本发明实施例提供的一种远程定位系统的数据包的传输示意图，图中带箭头的虚线表示数据包的传输方向，如图6所示，在该实施例中，该终端还可以包括n个传输节点，n个传输节点间隔设置，且第1个传输节点用于接收并转发第一传输模块13发送的数据，第i个传输节点用于接收第i-1个传输节点转发的第一传输模块13发送的数据并转发，第n个传输节点用于接收第n-1个传输节点转发的第一传输模块13发送的数据并转发至工作站20，其中，2≤i≤n，且i和n均为整数，通过设置n个传输节点，可以在人员离开工作站的距离即将超过第一传输模块13的通讯范围时，可以在途中放置一个传输节点，根据距离远近的不同，放置的传输节点的数量也不同，从而可以将放置的传输节点作为中继，增大通讯的范围，同时由于每个人员与工作站20之间的数据传输互相独立，因此有利于数据的保密，提高了数据传输的安全性。

实现时，传输节点可以设置在便携通讯器40中，从而可以将放置的便携通讯器40作为中继，增大通讯的范围。

具体地，该终端可以包括n个便携通讯器40，每个便携通讯器40中均设置有一个传输节点，每个人员可以携带n个便携通讯器40，在离开工作站的距离即将超过第一传输模块13的通讯范围时，则可以将一个便携通讯器40放置在途中，数据包由定位鞋30发送到人员手持的便携通讯器40中，再依次经过途中放置的便携通讯器40进行传送，最终由工作站的第二传输模块21接收。

容易想到的是，在本实施例中，同一人员携带的便携通讯器40只能接收该人员的定位鞋30发送的数据包，同一人员投放的便携通讯器40只能接收该人员携带的或投放的便携通讯器40发送的数据包。

图7是本发明实施例提供的另一种远程定位系统的数据包的传输示意图，图中带箭头的虚线表示数据包的传输方向，如图7所示，在该实施例中，该终端还包括中继模块，中继模块用于接收第一传输模块13发送的数据，并将接收的第一传输模块13发送的数据发送至工作站20，中继模块包括n个中继节点，n个中继节点之间基于无线自组网协议通讯，从而也可以增大通讯的范围。

具体地，该终端可以包括n个便携通讯器40，每个便携通讯器40中均设置有一个中继节点，每个人员可以携带n个便携通讯器40，人员可以在行进的途中将便携通讯器40间隔投放，投放的多个便携通讯器40中的中继节点之间基于无线自组网协议通讯(如图7中的无箭头虚线)，利用投放的便携通讯器40中的中继节点将第一传输模块13发送的数据发送至工作站20，相比于前述的设置传输节点的方式，可以减少便携通讯器40的投放量。

容易想到的是，在本实施例中，同一人员携带的便携通讯器40只能接收该人员的定位鞋30发送的数据包，而同一人员投放的便携通讯器40可以接收多个不同人员携带或投放的便携通讯器40发送的数据包。

实现时，第二传输模块21可以包括用于接收位置数据包的接收天线，终端处理模块22可以包括用于根据接收的位置数据包生成人员的行进线路的计算机，接收天线在接收到位置数据包后将位置数据包传输给计算机，以使计算机生成人员的行进线路。

优选地，接收天线可以设置在便携通讯器40中，使得可以直接将便携通讯器40与计算机相连，进行位置数据包的接收，便携通讯器40与计算机之间既可以无线连接也可以有线连接。

进一步地，便携通讯器40上可以设置模式切换开关45，通过模式切换开关45可以将便携通讯器40在三个状态之间进行切换。

在第一状态时，便携通讯器40携带于人员身上，第一传输模块13用于发送第三传输模块15传输过来的数据包。

在第二状态时，便携通讯器40与工作站20连接，接收天线工作，用于接收第一传输模块13或中继节点发送的数据包并将数据包传输给计算机。

在第三状态时，便携通讯器40投放于途中，传输节点工作，用于发送由另一个便携通讯器40中的第一传输模块13或传输节点发送而来的数据包。

或者，在第三状态时，便携通讯器40投放于途中，中继模块工作，通过中继模块将便携通讯器40中的第一传输模块13发送而来的数据包转发至工作站20。

容易想到的是，当便携通讯器40处于第一状态时，传输节点和中继模块可以处于休眠状态，从而可以降低便携通讯器40的功耗，延长工作时间，相应地，当便携通讯器40处于第二状态或第三状态时，也可以只启用便携通讯器40的部分模块，以降低便携通讯器40的功耗。

图8是本发明实施例提供的一种远程定位方法的流程图，该方法由图1～3和图5所示的系统执行，如图8所示，该远程定位方法包括：

S11：终端周期性地通过惯性传感器获取人员的实时位置信息。

S12：终端根据实时位置信息生成并存储位置数据包。

其中，位置数据包包括实时位置信息及对应时间。

S13：终端将存储的所有位置数据包发送至工作站。

S14：工作站接收终端发送的所有位置数据包。

S15：工作站根据接收的所有位置数据包生成人员的行进线路。

本发明实施例周期性地通过惯性传感器获取人员的实时位置信息，再根据实时位置信息生成并存储位置数据包，从而使得数据包中包括有人员任意时刻所处的位置信息，通过向工作站发送保存的所有位置数据包，工作站接收所有位置数据包，根据接收的数据包生成人员的行进线路，由于每次发送的数据包都包括所有的实时位置信息及对应时间，因此工作站只要接收到数据包就可以知晓人员的完整的行进线路，便于对人员进行指挥。

图9是本发明实施例提供的另一种远程定位方法的流程图，该方法由图1～3和图5所示的系统执行，如图9所示，该远程定位方法包括：

S21：终端周期性地通过惯性传感器获取人员的实时位置信息。

具体地，实时位置信息为三维位置坐标。

实现时，可以先选定三维位置坐标的原点，三维位置坐标的原点可以设定为工作站所在的位置，以便于进行指挥。

步骤S21可以由前述的定位模块执行。

可选地，在获取实时位置信息时，可以通过卡尔曼滤波进行零速校正，从而消除惯性导航产生的累积误差，提高定位的准确性。

S22：终端周期性地通过惯性传感器获取人员的实时运动姿态信息。

具体地，实时运动姿态信息包括站立、步行、跑步、卧倒、跌落、上楼、下楼中的至少一种。

实现时，可以根据三轴陀螺仪、三轴加速度计实时检测人员运动的角速度和加速度，进行积分后则可以获取人员的瞬时速度，从而可以根据瞬时速度的大小和方向判断出人员的实时运动姿态信息。

步骤S22可以由前述的姿态检测模块执行。

S23：根据实时位置信息生成位置数据包，根据实时运动姿态信息生成姿态数据包。

具体地，位置数据包包括实时位置信息及对应时间，姿态数据包包括实时运动姿态信息及对应时间。

步骤S23可以由前述的便携处理模块执行。

需要说明的是，在生成位置数据包和姿态数据包时，位置数据包和姿态数据包还分别包括标识符，用以区分位置数据包和姿态数据包。

S24：存储生成的位置数据包和姿态数据包。

实现时，步骤S24可以通过前述的存储模块执行。

S25：终端将存储的所有位置数据包和姿态数据包发送至工作站。

可选地，相邻两次发送之间的时间间隔可以设定为1～5s。

需要说明的是，时间间隔可以根据需要进行选择，时间间隔越短，则在相同时间内工作站能接收更多次的数据包，能够更及时地获取人员的行进线路，便于进行指挥，时间间隔越长，则在相同时间内数据包发送的次数越少，能够降低人员携带的终端的能耗，减少工作站对数据包的处理次数，从而降低工作站的负荷，有利于进行长时间的指挥工作。

实现时，步骤S25可以通过前述的第一传输模块执行。

S26：工作站接收终端发送的所有位置数据包和所有姿态数据包。

实现时，步骤S26可以通过前述的第二传输模块执行。

S27：对数据包进行处理。

具体地，对数据包进行处理可以包括：

工作站根据接收的所有位置数据包生成人员的行进线路。

工作站根据接收的所有姿态数据包确定与行进线路相对应的人员的运动姿态。

实现时，步骤S27可以通过前述的终端处理模块执行。

需要说明的是：上述实施例提供的远程定位系统在进行定位时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的远程定位系统与远程定位方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。