目标地理位置监控系统及方法与流程

本发明涉及目标地理位置监控技术领域，尤其涉及一种目标地理位置监控系统及方法。

背景技术：

当今社会，老人和孩子走丢的情况时有发生。在老人和孩子身上安置一些无线电子设备(称为节点)，定时给老人和孩子的监护人发送位置信息，这样，老人和孩子的监护人就能够更加安心一些。对于某些贵重物品，也可以通过安装上这些节点，来进行防盗等事宜。

传统实现节点数据传输的方法是，首先通过传统的蜂窝网络把节点的数据收集起来，再通过运营商网络或者互联网，把地理位置数据传递给监护人持有的电子设备上(比如手机、笔记本电脑)。但是这个方法有很多问题。第一，节点必须带有sim卡来和传统蜂窝网络进行通信，但是，sim卡使用比较贵，且必须按时缴费；第二，附带sim卡会使节点的设计更加复杂，增大了节点的设计难度和体积，给随身携带带来不便；第三，因为该老人和孩子还有贵重物品都带节点，节点的数量会非常多，当节点的数量增大到一定值的时候，就会造成传统蜂窝网络无法提供服务的情况；第四，因为这些节点属于监控类的设备，实时性要求也比较高，所以上传频率会比较大，但是数据量比较小，传统的用于语音和娱乐服务等大量数据服务的蜂窝网络控制信令比较复杂，也比较长，不适用于这种高频次和数据量小的服务。第五，从资源的复用方式来说，传统的蜂窝网络，只使用码分、时分或者频分中的一种资源复用方式，一个通信系统容纳的节点数量有限，类似位置服务等低速率数据、高频次服务，只使用单一的方法，在有限的通信带宽下，当节点的数量增大到一定程度之后，通信系统就会造成雪崩效应，导致所有的节点都无法发送数据。第六，传统蜂窝网络的节点，耗电量比较大，需要频繁给节点充电。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种目标地理位置监控系统及方法，旨在解决如何安全有效地监控多个目标节点的地理位置的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种目标地理位置监控系统，应用于服务器中，所述服务器通过通信网关与多个节点建立通信连接，并通过通信网络与多个监控终端建立通信连接，所述目标地理位置监控系统包括：通信信道分配模块，用于通过通信网关给每一个节点分配不同的通信信道和不同的通信时隙使每一个节点匹配一个或多个监控终端进行通信；位置定位模块，用于通过所述节点的定位单元以第一时间为周期定位节点的地理位置，并通过通信网关以第二时间为周期从节点获取该节点的地理位置信息；节点追踪模块，用于根据所述节点的地理位置信息判断该节点是否超出预先设置的地理活动范围，当所述节点超出预先设置的地理活动范围时产生提示信息并通过通信网关发送给节点，该节点的报警器播放提示信息以提示该节点佩戴的目标用户返回地理活动范围；环境监控模块，用于控制所述节点的超声波传感器获取目标用户当前所处地理环境的路况信息，根据目标用户当前所处地理环境的路况信息判断目标用户是否处于危险地理环境，并产生报警信息并将报警信息通过通信网络发送给与所述节点匹配的监控终端。

优选的，所述目标地理位置监控系统还包括信息获取模块，该信息获取模块用于从所述监控终端获取监控者为每一节点预设的地理活动范围，并存储在服务器的存储单元中。

优选的，所述节点追踪模块还用于根据所述节点的地理位置信息和预置的电子地图产生指引目标用户返回地理活动范围的导航路线并通过通信网关发送给节点，该节点的报警器播放导航路线以将目标用户指引至地理活动范围内。

优选的，所述报警器为灯光闪烁报警器或警笛报警器，当目标用户超出预设的活动范围时，所述报警器以灯光闪烁方式或者声音警笛方式播放提示信息以通知用户返回地理活动范围内。

优选的，每一个节点分配一个或多个通信信道来匹配一个或多个监控终端，所述第一时间大于等于第二时间。

本发明还提供一种目标地理位置监控方法，应用于服务器中，所述服务器通过通信网关与多个节点建立通信连接，并通过通信网络与多个监控终端建立通信连接，所述目标地理位置监控方法包括步骤：通过通信网关给每一个节点分配不同的通信信道和不同的通信时隙使每一个节点匹配一个或多个监控终端进行通信；通过所述节点的定位单元以第一时间为周期定位节点的地理位置；通过通信网关以第二时间为周期从节点获取该节点的地理位置信息；根据所述节点的地理位置信息判断该节点是否超出预先设置的地理活动范围；当所述节点超出预先设置的地理活动范围时产生提示信息并通过通信网关发送给节点，该节点的报警器播放提示信息以提示该节点佩戴的目标用户返回地理活动范围；控制所述节点的超声波传感器获取目标用户当前所处地理环境的路况信息；根据目标用户当前所处地理环境的路况信息判断目标用户是否处于危险地理环境；产生报警信息并将该报警信息通过通信网络发送给与所述节点匹配的监控终端。

优选的，所述目标地理位置监控方法还包括步骤：从所述监控终端获取监控者为每一节点预设的地理活动范围数据，并存储在服务器的存储单元中。

优选的，所述目标地理位置监控方法还包括步骤：根据所述节点的地理位置信息和预置的电子地图产生指引目标用户返回地理活动范围的导航路线并通过通信网关发送给节点，该节点的报警器播放导航路线以将目标用户指引至地理活动范围内。

优选的，所述报警器为灯光闪烁报警器或警笛报警器，当目标用户超出预设的活动范围时，所述报警器以灯光闪烁方式或者声音警笛方式播放提示信息以通知用户返回地理活动范围内。

优选的，每一个节点分配一个或多个通信信道来匹配一个或多个监控终端，所述第一时间大于等于第二时间。

相较于现有技术，本发明所述目标地理位置监控系统及方法基于lora通信技术的定位架构，通过采用给监控节点分配不同的通信信道和通信时隙的复用方式，提高了通信系统中监控的节点数量。本发明所述目标地理位置监控系统及方法能够同时安全有效地监控多个节点目标地理位置，使得节点具有远距离、低功耗(电池寿命长)、低成本的特性，能够使通信系统中的节点比传统蜂窝网的方法寿命更长，无需频繁为节点充电，广泛应用于对目标用户特别是老人和儿童的出行安全进行有效的、全方面监控及防范，最大限度地避免目标用户发生意外。

附图说明

图1是本发明目标地理位置监控系统优选实施例的应用环境示意图；

图2是图1中的节点优选实施例的结构方框图；

图3是应用于服务器中的目标地理位置监控系统的功能模块图；

图4是本发明目标地理位置监控方法优选实施例的流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1所示，图1是本发明目标地理位置监控系统优选实施例的应用环境示意图。在本实施例中，所述目标地理位置监控系统20(如图3所示)安装并运行于服务器2中，所述服务器2通过通信网关3与多个节点1建立通信连接，并通过通信网络5与多个监控终端4建立通信连接。每一个节点1通过通信网关3与服务器2进行通信，每一个监控终端4通过通信网络5与服务器2进行通信。优选地，所述服务器2与通信网关3之间为有线连接，每一个节点1与通信网关3之间为无线连接，每一个监控终端4与服务器2之间通过网际网络(internet)、移动通信网络、有线网络建立通信连接。

在本实施例中，所述节点1为一种佩戴于目标用户(例如老年人或儿童)身上的无线电子设备，能够实时获取自己的地理位置信息。所述服务器2为一种网络服务器(webserver)或者通信服务器(communicationserver)，用于运行本发明所述目标地理位置监控系统20来完成目标地理位置的监控功能。本发明所述目标是指目标用户，例如老年人或儿童。所述监控终端4为一种智能手机、笔记本、台式电脑、平板电脑、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)设备、电子看板等其它任意合适的便携式电子设备，用于根据节点1的地理位置信息对目标用户的地理活动范围进行追踪，并对目标用户所处地理环境进行监控，以便为目标用户的活动安全提供保障。所述通信网络5可以是有线通信网络或无线通信网络，在优选的实施例中，所述通信网络5优选为无线通信网络，包括但不限于，gsm网络、gprs网络、cdma网络、wcdma网络、td-scdma网络、wimax网络、td-lte网络、fdd-lte网络、3g\4g\5g网路等无线传输网络。

在本实施例中，所述通信网关3为一种基于lora通信技术的现有通信网关(loragateway)，能够为每一个节点1分配不同的通信信道和不同的时隙使每一个节点1匹配一个或多个监控终端4进行通信。本实施例中，一个节点1可以同时匹配多个监控终端4，一个监控终端4也可以匹配多个节点1；所述通信匹配是指相互匹配的节点1与监控终端4之间能够进行数据交互。例如，第一个节点1和第一个监控终端4匹配，第二个节点1和第二个监控终端4匹配。当不同的节点1与不同的监控终端4通信匹配成功后，第二个监控终端4没有权利查看第一个节点1的数据，通信网关3也不会将第一个节点1的数据推送给第二个监控终端4。

参照图2所示，图2是图1中的节点1优选实施例的结构方框图。在本实施例中，所述节点1为一种佩戴于目标用户(例如老年人或儿童)身上的无线电子设备，包括但不仅限于，定位单元11、通信端口12、控制单元13、报警器14以及超声波传感器15。所述定位单元11、通信端口12、报警器14和超声波传感器15均通过数据线连接至所述控制单元13，控制单元13可以控制定位单元11、通信端口12、报警器14和超声波传感器15的工作。所述定位单元11为gps模块或北斗模块，用于获取节点1的地理位置信息。所述通信端口12为一种无线通信模块，用于为节点1与通信网关3进行通信提供通信接口。所述控制单元13为一种微控制器，用于控制报警器14播放提示信息以提示目标用户返回预设的地理活动范围。所述报警器14可以为灯光闪烁报警器或警笛报警器，当目标用户超出预设的地理活动范围时，通过灯光闪烁方式或者声音警笛方式产生告警信息通知用户返回地理活动范围内。

在本实施例中，所述超声波传感器15为现有技术中的超声波电路，例如包括超声波发射电路和超声波接收电路，超声波发射电路包括多个超声发射管的驱动电路，用于探测目标用户所处周围地理环境时发射多个方向的超声波信号。所述超声波接收电路包括滤波电路、放大电路和转换电路，用于当接收到周围地理环境反射回来的超声波信号后，对超声波信号进行滤波、放大和信号转换。所述超声波传感器15通过测量发出和接收超声波的时间间隔，来侦测目标用户所处周围地理环境的路况信息，例如侦测目标用户距离障碍物的距离及离地面的高度。所述路况信息为通过超声波传感器15发射超声波信号，并检测反射超声波信号的时间间隔所确定的佩戴者与障碍物之间的距离信息。本实例通过超声波传感器15能够及时的测量和发现路况以供服务器2判断目标用户是否处于危险地理环境，当目标用户处于危险地理环境时，通过报警器14进行提醒，这对视力不好的老年人等目标用户来说具有很大的意义，能够为老年人实时的预警潜在的风险。

参照图3所示，图3是应用于服务器2中的目标地理位置监控系统20的功能模块图。在本实施例中，所述服务器2包括，但不仅限于，通信单元21、处理单元22以及存储单元23。所述通信单元21可以为一种有线通信接口和/或无线通讯接口，例如，支持gsm、gprs、wcdma、cdma、td-scdma、wimax、td-lte、fdd-lte、3g\4g\5g等通讯技术的通讯接口。所述处理单元32可以为一种中央处理器(cpu)、微控制器(mcu)、数据处理芯片、或者具有数据处理功能的信息处理单元。所述存储单元33可以为一种只读存储单元rom，电可擦写存储单元eeprom、快闪存储单元flash或固体硬盘等。

在本实施例中，所述目标地理位置监控系统20包括，但不局限于，信息获取模块201、信道分配模块202、位置定位模块203、节点追踪模块204及环境监控模块205。本发明所称的模块是指一种能够被所述服务器1的处理单元22执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序指令段，其存储在所述服务器1的存储单元23中。本实施例将结合图4具体说明目标地理位置监控系统20中各个模块的功能。

参照图4所示，是本发明目标地理位置监控方法优选实施例的流程图。在本实施例中，本发明所述目标地理位置监控方法应用于服务器2中，结合图1、图2和图3所示，所述的目标地理位置监控方法包括以下步骤：

步骤s31，信息获取模块201从监控终端4获取监控者为每一节点预设的地理活动范围。在本实施例中，监控者预先在监控终端4设置每一节点1的地理活动范围数据，并将每一节点1的地理活动范围数据通过通信网络5上传至服务器2的存储单元23中，所述监控者可以为目标用户(例如老年人或小孩)的监护人或者医护人员。

步骤s32，信道分配模块202通过通信网关3给每一个节点1分配不同的通信信道和不同的通信时隙使每一个节点1匹配一个或多个监控终端4进行通信。在本实施例中，信道分配模块202采用不同的通信信道编码来为每一个节点分配不同的通信信道，可以为节点1分配一个或多个通信信道来匹配一个或多个监控终端4，也就是说，一个节点1可以同时匹配多个监控终端4，一个监控终端4也可以匹配多个节点1；所述通信匹配是指相互匹配的节点1与监控终端4之间能够进行数据交互。例如，第一个节点1和第一个监控终端4匹配，第二个节点1和第二个监控终端4匹配。当不同的节点1与不同的监控终端4通信匹配成功后，第二个监控终端4没有权利查看第一个节点1的数据，通信网关3也不会将第一个节点1的数据推送给第二个监控终端4。

步骤s33，位置定位模块203通过节点1的定位单元以第一时间t1为周期定位节点的地理位置。在本实施例中，每一个节点1通过各自的定位模块11每隔第一时间t1周期性地扫描该节点1的地理位置，而不是实时将每一个节点1的地理位置信息通过通信信道发送给服务器2，减少了网络通信信道的使用频率，从而降低了网路堵塞的风险。

步骤s34，位置定位模块203通过通信网关3以第二时间t2为周期从节点1获取该节点1的地理位置信息。在本实施例中，每一个节点1通过各自的通信端口12以第二时间t2周期性地将节点1的地理位置信息通过通信网关3发送给服务器2。其中，第一时间t1大于等于第二时间t2，从而保证节点1获取地理位置信息与发送地理位置信息给服务器2在时间上不会发生冲突。此外，采用第一时间t1为周期定期扫描节点1的地理位置，并采用第二时间t2为周期通过通信网关3获取节点1的地理位置信息，而不是实时将每一个节点1的地理位置信息通过通信信道发送给服务器2，这种采用不同通信时隙的时分机制周期性发送数据，减少了网路通信信道的使用频率，从而降低了网路堵塞的风险。

步骤s35，节点追踪模块204根据节点1的地理位置信息判断节点1是否超出预先设置的地理活动范围；具体地，当收到节点1发送的地理位置信息后，节点追踪模块204监测节点1的地理位置是否超出了预先设置的地理活动范围。若节点1超出预先设置的地理活动范围，则执行步骤s36；若节点1没有超出预先设置的地理活动范围，则执行步骤s33继续监控节点1的地理位置。

步骤s36，节点追踪模块204产生提示信息并通过通信网关3发送给节点1，该节点1的报警器14播放提示信息以提示该节点佩戴的目标用户返回地理活动范围。在本实施例中，所述报警器14可以为灯光闪烁报警器和警笛报警器，当目标用户超出预设的地理活动范围时，节点1的控制单元13控制报警器14发出灯光闪烁警笛或者警笛的提示信息通知用户返回地理活动范围内。在优选的实施例中，所述节点追踪模块204还可以根据所述节点1的地理位置信息和预置的电子地图产生指引目标用户返回地理活动范围的导航路线并通过通信网关3发送给节点1，该节点1的报警器14播放导航路线以将目标用户指引至地理活动范围内，所述电子地图预先存储在服务器2的存储单元23中。

步骤s37，环境监控模块205控制节点1的超声波传感器15获取目标用户当前所处地理环境的路况信息。在本实施超声波传感器15发射多个不同方向的用于探测目标用户所处周围地理环境的超声波信号来探测目标用户当前所处地理环境的路况信息。具体地，所述超声波传感器15通过测量发出和接收超声波的时间间隔，来侦测目标用户所处周围地理环境的路况信息，例如侦测目标用户距离障碍物的距离及离地面的高度。所述路况信息为通过超声波传感器15发射超声波信号，并检测反射超声波信号的时间间隔所确定的佩戴者与障碍物之间的距离信息。本实例通过超声波传感器15能够及时的测量和发现路况以供服务器2判断目标用户是否处于危险地理环境，当目标用户处于危险地理环境时，通过报警器14进行提醒，这对视力不好的老年人等目标用户来说具有很大的意义，能够为老年人实时的预警潜在的风险。

步骤s38，环境监控模块205根据目标用户当前所处地理环境的路况信息判断目标用户是否处于危险地理环境；若目标用户处于危险地理环境，则执行步骤s39；若目标用户未处于危险地理环境，则返回步骤s37继续监控目标用户所处地理环境的路况信息。

步骤s39，环境监控模块205产生报警信息并将报警信息通过通信网络5发送给与节点1匹配的监控终端4。在本实施例中，所述报警信息包括目标用户的地理位置信息以及目标用户当前所处地理环境的路况信息，可以在监控终端4的显示屏上显示或者通过监控终端4的发声单元进行播放，通知监控终端4的家人或者监护人等提供帮助，从根本上对目标用户特别是老人和儿童的出行安全进行有效的、全方面监控及防范，以避免目标用户行走至危险地理环境区域内，最大限度地避免目标用户发生意外。

本发明所述目标地理位置监控系统及方法基于lora通信技术的定位架构，通过采用给监控节点分配不同的通信信道和通信时隙的复用方式，提高了通信系统中监控的节点数量。本发明所述目标地理位置监控系统及方法能够同时安全有效地监控多个节点目标地理位置，使得节点具有远距离、低功耗(电池寿命长)、低成本的特性，能够使通信系统中的节点比传统蜂窝网的方法寿命更长，无需频繁为节点充电，广泛应用于对目标用户特别是老人和儿童的出行安全进行有效的、全方面监控及防范，最大限度地避免目标用户发生意外。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。