用于追踪目标地理位置的通信系统及方法与流程

本发明涉及目标地理位置监控技术领域，尤其涉及一种用于追踪目标地理位置的通信系统及方法。

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用于追踪目标地理位置的通信系统及方法，旨在解决如何提高现有通信系统中追踪目标地理位置的节点数量的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于追踪目标地理位置的通信系统，包括多个节点、一个通信网关以及多个监控终端，所述节点和监控终端分别通过通信网络与通信网关进行通信，所述节点包括定位单元、通信端口和报警器，其中：所述通信网关用于为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；所述节点用于通过定位单元以第一时间为周期获取一个节点的地理位置信息，并通过通信端口以第二时间为周期将该节点的地理位置信息发送给所述通信网关；所述通信网关还用于将该节点的地理位置信息通过通信网络发送给与该节点匹配的监控终端；所述监控终端用于根据节点的地理位置信息判断目标用户是否超出预先设置的地理活动范围，当目标用户超出预先设置的地理活动范围时，产生告警指令并通过通信网关向匹配的节点发送告警指令，该节点根据告警指令控制报警器发出告警信息通知目标用户返回地理活动范围。

优选的，所述监控终端还用于根据节点的地理位置信息判断目标用户是否返回所述地理活动范围，当目标用户返回地理活动范围时，产生告警关闭指令并通过通信网关向匹配的节点发送告警关闭指令，该节点收到来自监控终端的告警关闭指令后关闭报警器停止告警。

优选的，所述监控终端包括存储单元，用于存储预先设置的地理活动范围数据。

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产生告警信息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。

本发明还提供一种用于追踪目标地理位置的通信方法，应用于通信系统中，该通信系统包括多个节点、一个通信网关以及多个监控终端，所述节点和监控终端分别通过通信网络与通信网关进行通信，所述节点包括定位单元、通信端口和报警器，所述用于追踪目标地理位置的通信方法包括步骤：通信网关为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；节点通过定位单元以第一时间为周期获取一个节点的地理位置信息，并通过通信端口以第二时间为周期将该节点的地理位置信息发送给通信网关；通信网关将该节点的地理位置信息通过通信网络发送给与该节点匹配的监控终端；监控终端根据节点的地理位置信息判断目标用户是否超出预先设置的地理活动范围；当目标用户超出预先设置的地理活动范围时，监控终端产生告警指令并通过通信网关向匹配的节点发送告警指令，该节点根据告警指令控制报警器发出告警信息通知目标用户返回地理活动范围。

优选的，所述用于追踪目标地理位置的通信方法还包括如下步骤：监控终端根据节点的地理位置信息判断目标用户是否返回所述地理活动范围；当目标用户返回地理活动范围时，监控终端产生告警关闭指令并通过通信网关向匹配的节点发送告警关闭指令，该节点收到来自监控终端的告警关闭指令后关闭报警器停止告警。

优选的，所述用于追踪目标地理位置的通信方法还包括如下步骤：在监控终端预先设置每一节点的地理活动范围数据，并将每一节点的地理活动范围数据保存在监控终端的存储单元中。

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产生告警信息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，本发明所述用于追踪目标地理位置的通信系统及方法基于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，提高了通信系统中的节点数量。本发明追踪目标地理位置的通信系统及方法能够同时追踪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，其中低功耗，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。

附图说明

图1是本发明用于追踪目标地理位置的通信系统优选实施例的应用环境示意图；

图2是本发明用于追踪目标地理位置的通信系统优选实施例的模块示意图；

图3是本发明用于追踪目标地理位置的通信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是本发明用于追踪目标地理位置的通信系统优选实施例的系统架构图。在本实施例中，所述用于追踪目标地理位置的通信系统包括多个节点1、一个通信网关2以及多个监控终端3。每一个节点1通过通信网络4与通信网关2进行通信，每一个监控终端3通过通信网络4与通信网关2进行通信。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。所述监控终端3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活动范围进行追踪。所述通信网络4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4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2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通信时隙使每一个节点1匹配一个或多个监控终端3进行通信。本实施例中，每一个节点1分配一个或多个通信信道来匹配一个或多个监控终端3。一个节点1可以同时匹配多个监控终端3，一个监控终端3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3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3匹配，第二个节点1和第二个监控终端3匹配。当不同的节点1与不同的监控终端3通信匹配成功后，第二个监控终端3没有权利查看第一个节点1的数据，通信网关2也不会将第一个节点1的数据推送给第二个监控终端3。

参照图2所示，图2是本发明用于追踪目标地理位置的通信系统的优选实施例的模块示意图。在本实施例中，每一个节点1通过通信网关2与每一个监控终端3进行通信，本实施以一个节点1与其对应配对的一个监控终端3为例进行说明。所述节点1包括，但不仅限于，定位单元11、通信端口12、控制单元13以及报警器14。所述定位单元11为gps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，用于通过通信网络4使节点1与通信网关2进行通信。所述控制单元13为一种微控制器，用于控制报警器14产生告警信息。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。

所述监控终端3包括，但不仅限于，通讯单元31、处理单元32以及存储单元33。所述通讯单元31为一种具有远程无线通讯功能的无线通讯接口，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。在本实例中，所述监控终端3通过通讯单元31与通信网关2进行信息交互。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。

参照图3所示，是本发明用于追踪目标地理位置的通信方法优选实施例的流程图。在本实施例中，结合图1和图2所示，所述的用于追踪目标地理位置的通信方法包括以下步骤：

步骤s31，在监控终端3设置每一节点1的地理活动范围；在本实施例中，用户预先在监控终端3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保存在监控终端3的存储单元33中。

步骤s32，通信网关2为每一个节点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3进行通信。本实施例中，通信网关2采用不同的通信信道编码来为每一个节点1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3，也就是说，一个节点1可以同时匹配多个监控终端3，一个监控终端3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3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3匹配，第二个节点1和第二个监控终端3匹配。当不同的节点1与不同的监控终端3通信匹配成功后，第二个监控终端3没有权利查看第一个节点1的数据，通信网关2也不会将第一个节点1的数据推送给第二个监控终端3。

步骤s33，节点1以第一时间t1为周期获取节点1的地理位置信息。在本实施例中，每一个节点1通过各自的定位模块11以第一时间t1周期性地获取该节点1的地理位置信息。

步骤s34，节点1以第二时间t2为周期将节点1的地理位置信息通过通信网路4发送给通信网关2。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路4发送给通信网关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通信网关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为周期将节点1的地理位置信息通过通信网路4发送给通信网关2，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通信网关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，通信网关2将节点1的地理位置信息通过通信网络4发送给与该节点1匹配的监控终端3。具体地，当通信网关2收到任何一个节点1的地理位置信息后，将该节点1的地理位置信息通过通信网络4络发送给与该节点1匹配的监控终端3。

步骤s36，监控终端3判断节点1是否超出预先设置的地理活动范围；具体地，当监控终端3收到节点1发送的地理位置信息后，处理单元32监测节点1的地理位置信息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s37；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s37，监控终端3产生告警指令并通过通信网关2向匹配的节点1发送告警指令，节点1的控制单元13根据告警指令控制报警器14发出告警信息通知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活动范围时，节点1的控制单元13根据告警指令控制报警器14发出灯光闪烁或者声音警笛通知用户返回地理活动范围内。

步骤s38，监控终端3检测目标用户是否返回地理活动范围。具体地，当目标用户收到告警信息后，可能会返回预先设定的地理活动范围，此时监控终端3的处理单元32重新检测节点1的地理位置来判断目标用户是否返回地理活动范围。若目标用户返回地理活动范围，则执行步骤s39；若目标用户未返回地理活动范围，则执行步骤s37继续发出告警信息通知用户返回地理活动范围。

步骤s39，监控终端3向匹配的节点1发送告警关闭指令，节点1收到来自监控终端3的告警关闭指令后关闭报警器14停止告警。具体地，监控终端3的处理单元32产生告警关闭指令并向匹配的节点1发送告警关闭指令，当节点1收到来自监控终端3的告警关闭指令后，控制单元13关闭报警器14停止告警。

本发明所述追踪目标地理位置的通信系统及方法基于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，提高了通信系统中的节点数量。本发明所述追踪目标地理位置的通信系统及方法能够同时追踪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，其中低功耗，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。

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。