基于热电堆红外检测的押解定位设备以及其控制方法与流程

本申请涉及押解定位设备以及其控制方法，具体涉及一种基于热电堆红外检测的押解定位设备以及其控制方法。

背景技术：

超宽带(ultrawideband，uwb)技术是一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。

uwb技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

为了有效的提升对外出押解人员的管控能力，防止外出押解人员脱逃，为了解决外出押解过程中所存在的问题，导致定位不准，预测距离的误差过大，不能及时的追踪到押解人员。

另外，现有的押解设备并不具有活体检测功能，这样导致存在一定的风险。

另外，在押解过程中，仅仅通过单次体温测量仍存在有检测不全，导致发热人员被收容的危险。

技术实现要素：

一种基于热电堆红外检测的押解定位设备，包括：两个手环，用于限位被押解人员的手腕；连接装置，用于活动的连接两个所述手环装置；第一壳体,固定连接至其中一个所述手环；第二壳体，固定连接至另一个所述手环；第一电路板，设置在所述第一壳体中；第二电路板，设置在所述第二壳体中；uwb芯片，用于收发uwb信号；imu芯片，用于检测运动的参量；第一热电堆传感器，用于检测被押解人员的手腕温度；第二热电堆传感器，用于提供作为对照的电信号；处理器，用于处理所述uwb芯片、imu芯片、第一热电堆传感器和第二电热堆传感器的数据或信号；通讯芯片，用于使处理器与外部构成数据交互；电源，至少用于为所述uwb芯片、imu芯片、处理器和通讯芯片供电；所述连接装置包括：结构连接件，用于使两个所述手环构成一个整体；链接线缆，用于使所述第一电路板和第二电路板构成电性连接；所述uwb芯片、imu芯片、第一热电堆传感器、第二热电堆传感器、通讯芯片和处理器电性连接至所述第一电路板；所述电源电性连接至所述第二电路板；所述手环设有贯穿手环的安装孔，所述第一热电堆传感器设置于所述安装孔中以使所述第一热电堆传感器能够接收来自手环内侧的红外辐射，所述第二热电堆传感器设置所述第一壳体或第二壳体内部。

进一步地，所述手环包括：固定框，用于与所述第一壳体或第二壳体构成固定连接；转动框，转动连接至所述固定框以使转动框和固定框能构成闭合结构；所述固定框设有第一锁定部，所述转动框设有第二锁定部，所述基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：锁框，转动连接至所述第一锁定部以在所述锁框转动至预设位置时将所述第一锁定部和第二锁定部被锁定在一起；其中一个手环的所述固定框设有所述安装孔，所述固定框为圆环的一部分，所述安装孔大致沿所述固定框的径向延伸。

进一步地，所述第一锁定部设有第一通销孔，所述第二锁定部设有第二通销孔，所述锁框设有锁定盲孔；在所述转动框转动至预设位置且所述锁框转动至预设位置时，所述第一通销孔、第二通销孔和锁定盲孔对齐；所述基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：锁销，滑动连接至所述第一锁定部并至少部分插入至所述第一通销孔中；驱动齿轮，用于驱动锁销滑动；盘式电机，用于使所述驱动齿轮转动；其中，所述锁销设有齿条结构，所述驱动齿轮与所述锁销的齿条结构啮合；所述盘式电机电性连接至所述第一电路板或第二电路板。

进一步地，所述基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：光学元件，用于导向红外辐射进入所述第一热电堆传感器；其中，所述光学元件设有一个弧形的导光面，所述导光面的弯曲方向与所述固定框的方向相同。

进一步地，所述基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：封装盒,用于封装所述第二热电堆传感器；所述封装盒形成有一个封闭空间，所述第二热电堆传感器设置在所述封装盒的封闭空间中。

进一步地，所述基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：相变材料层，设置在所述封装盒和所述第二热电堆传感器之间；所述相变材料层的相变温度的取值范围为40至45摄氏度。

进一步地，所述基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：导热胶层，设置在所述相变材料层和所述第二热电堆传感器之间；所述导热胶层隔离所述相变测料层和所述第二热电堆传感器。

进一步地，所述基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：ntc元件，用于检测环境温度；所述ntc元件设置于所述导热胶层中，且电性连接至所述处理器。

进一步地，所述第二热电堆传感器、封装盒和ntc元件均设置在所述第一壳体或所述第二壳体中。

作为本申请的另一方面，提供了一种如前所述的基于热电堆红外检测的押解定位设备的控制方法，包括如下步骤：处理器根据第一热电堆的电信号获知第一温度数据；当第一温度数据大于等于第一预设温度值时并小于等于第二预设温度时，处理器激活uwb芯片、imu芯片以及通讯芯片并与它们构成数据交互；当第一温度数据小于第一预设温度值且满足预设时长后，处理器休眠uwb芯片、imu芯片以及通讯芯片并通过通讯芯片发出休眠前的最后的位置数据；当第一温度数据大于等于第二预设温度时，处理器根据第二热电堆的电信号获知第二温度数据，如果第二温度数据与第一温度数据差值小于预设值，则处理器发出警报数据。

本申请的有益之处在于：提供一种能综合人体温度和环境温度从而提高检测准确度的基于热电堆红外检测的押解定位设备以及其控制方法。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的基于热电堆红外检测的押解定位设备的立体结构示意图；

图2是图1所示实施例的基于热电堆红外检测的押解定位设备在其中一个手环打开状态的示意图；

图3是图1所示实施例的基于热电堆红外检测的押解定位设备部分内部结构示意图；

图4是图3中封装盒处的放大结构示意图；

图5是图1所示实施例的基于热电堆红外检测的押解定位设备另一部分的内部结构示意图；

图6是图1所示实施例中局部放大示意图；

图7是图5所示结构在除去锁销后的示意图；

图8是根据本申请一种实施例的定位系统的架构示意框图；

图9是根据本申请一种实施例的基于热电堆红外检测的押解定位设备的模块示意框图；

图10是根据本申请的一种实施例的控制方法的步骤示意图。

图中附图标记的含义：

押解定位设备100；手环101，102；连接装置103；第一壳体104；第二壳体105；第一电路板106；第二电路板107；uwb芯片108；imu芯片109；处理器110；通讯芯片111；电源112；结构连接件113；链接线缆114；固定框115；转动框116；第一锁定部117；第二锁定部118；锁框119；第一通销孔120；第二通销孔121；锁定盲孔122；锁销123；驱动齿轮124；盘式电机125；齿条结构126；气压芯片127；指纹装置128；充电线圈129；超级电容130；充电接口131；指示灯132；气压窗口133；第一热电堆传感器134；第二热电堆传感器135；光学元件136；封装盒137；导热胶层138；相变材料层139；ntc元件140；

定位系统200；押解定位装置201；uwb定位基站202；服务器203；移动终端204；固定终端205；押解定位装置300；处理器301；uwb测距模块302；远程定位模块303；通讯模块304；imu模块305；气压模块306；电源模块307；充电模块308；第一热电堆传感器309；第二热电堆传感器310；ntc模块311。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1至图6所示，基于热电堆红外检测的押解定位设备包括：两个手环、连接装置、第一壳体、第二壳体、第一电路板、第二电路板、uwb芯片、imu芯片、处理器、通讯芯片、电源。

其中，两个手环用于限位被押解人员的手腕。连接装置用于活动的连接两个手环装置。作为具体方案，手环可以采用金属材料制成。连接装置包括：结构连接件和链接线缆。其中，结构连接件用于使两个手环构成一个整体；链接线缆用于使第一电路板和第二电路板构成电性连接。结构连接件可以采用金属材料制成，结构连接件用于两个金属材料制成手环连接起来以起到限制被押解人员的活动，提供足够的结构强度，作为可选方案，结构连接件与手环(手环的固定框)构成转动连接。链接线缆的作用是使第一壳体和第二壳体中电路板或电器元件构成电性连接。

作为具体方案，第一壳体固定连接至其中一个手环；第二壳体固定连接至另一个手环；第一电路板设置在第一壳体中；第二电路板设置在第二壳体中。第一壳体可以采用高强度的塑料材料制成，比如abs塑料，或者采用金属合金的壳体，即保证强度又方便电路板散热。第一壳体和第二壳体可以被构造为两half结构通过螺栓等方式安装至手环，作为进一步方案，可以采用一体成型的方式加工成型手环和第一壳体和第二壳体，作为优选方案，第一壳体和第二壳体内侧设有密封垫，或者填充有导热胶，从而实现密封和减震的效果。

作为具体方案，uwb芯片用于收发uwb信号；具体而言，uwb芯片为一个uwb标签芯片，即该uwb芯片主要用来被定位，即作为uwb定位系统中一个tag，其能够被定位基站，即anchor所定位。uwb芯片能被定位基站所定位。

作为具体方案，imu芯片用于检测运动的参量，具体而言，imu芯片可以检测运动惯量的变化，从而检测基于热电堆红外检测的押解定位设备的运动状态的变化。

作为具体方案，处理器用于处理uwb芯片和imu芯片的数据；处理器根据uwb芯片和imu芯片的数据实现对被押解人员的位置和运动状态的监测。

通讯芯片用于使处理器与外部构成数据交互，具体的，通讯芯片可以实现无线通讯连接，执行诸如3g、4g、5g或者lora、nb-iot等通讯模式的无线通讯。

电源用于为uwb芯片、imu芯片、处理器和通讯芯片供电。电源可以采用锂电电池或者其他大容量低自放电的电池装置。作为优选方案，电源被构造为矩形块状，便于结合到电路板和容纳在第二壳体内部。

为了更好的配置各个部件，并且使电池具有更大容量，uwb芯片、imu芯片、通讯芯片和处理器电性连接至第一电路板；电源电性连接至第二电路板。这样尽可以充分利用第一壳体和第二壳体内部空间。

作为具体方案，手环包括：固定框和转动框。固定框与第一壳体或第二壳体构成固定连接；转动框转动连接至固定框以使转动框和固定框能构成闭合结构。转动框和固定框能够通过转动构成闭合或者打开的环，从而方便闭合或打开手环。

作为更具体的方案，固定框设有第一锁定部，转动框设有第二锁定部，基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：锁框，转动连接至第一锁定部以在锁框转动至预设位置时将第一锁定部和第二锁定部被锁定在一起。锁框可以通过转动限制第一锁定部和第二锁定部使它们被限制在锁框范围内。

作为更具体的方案，第一锁定部设有第一通销孔，第二锁定部设有第二通销孔，锁框设有锁定盲孔；在转动框转动至预设位置且锁框转动至预设位置时，第一通销孔、第二通销孔和锁定盲孔对齐。

为了实现自动锁定，基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括锁销、驱动齿轮和盘式电机。其中，锁销滑动连接至第一锁定部并至少部分插入至第一通销孔中；驱动齿轮用于驱动锁销滑动；盘式电机用于使驱动齿轮转动；其中，锁销设有齿条结构，驱动齿轮与锁销的齿条结构啮合；盘式电机电性连接至第一电路板或第二电路板。

具体而言，为了使两个手环都进行锁定，在第一壳体和第二壳体中分别设有一组锁销、驱动齿轮和盘式电机。在需要锁紧手环时，盘式电机使驱动齿轮转动，从而驱动齿条结构从而使锁销移动从而穿过第一通销孔、第二通销孔后插入到锁定盲孔中，从而锁定锁框使其不能转动，从而实现对固定框和转动框的锁定。

具体而言，基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：气压芯片。气压芯片用于检测气压数据；气压芯片电性连接至第一电路板或第二电路板。作为优选，气压芯片电性连接至第二电路板，这样可以更合理的利用空间。

具体而言，基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：指纹装置。指纹装置用于采集指纹信息；指纹装置安装至第一壳体并露出于第一壳体；指纹装置电性连接至第一电路板。这样押解时，有权限人员可以通过生物识别进行解锁的控制。

具体而言，基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：充电线圈和超级电容器。充电线圈容纳在第二壳体中且与第二电路板构成电性连接；超级电容器用于存储电能且与第二电路板构成电性连接。充电线圈可以实现无线充电。每次在使用完之后，将置于具有无线充电功能的保管箱中，即可以实现充电功能。超级电容器可以存储电能，其优点在于在电池以外提供一个可以快速存储电能的储能元件。

在以上方案基础上，如图3和图4所示，基于热电堆红外检测的押解定位设备还包括：第一热电堆传感器、第二热电堆传感器、光学元件、封装盒、导热胶层、相变材料层和ntc元件。

其中，第一热电堆传感器用于检测被押解人员的手腕温度；第二热电堆传感器用于提供作为对照的电信号。这样设置作用主要在于，在环境温度过热时，使处理器能够判断是由于被押解人员体温异常引起第一热电堆传感器造成数据增加，还是因为环境温度造成的温度增加，甚至使第一热电堆传感器的检测失灵。

作为具体方案，第一热电堆传感器和第二热电堆传感器电性连接至第一电路板；手环设有贯穿手环的安装孔，第一热电堆传感器设置于安装孔中以使第一热电堆传感器能够接收来自手环内侧的红外辐射，第二热电堆传感器设置第一壳体或第二壳体内部。

作为更具体的方案，其中一个手环的固定框设有安装孔，固定框为圆环的一部分，安装孔大致沿固定框的径向延伸。安装孔可以被设置为方孔，其内部可以通过填充导热胶来安装第一电热堆传感器和光学元件。

光学元件用于导向红外辐射进入第一热电堆传感器；其中，光学元件设有一个弧形的导光面，导光面的弯曲方向与固定框的方向相同。这里所指弯曲方向相同是指导光面为凹陷曲面。光学元件用于更好的汇聚红外辐射。

封装盒用于封装第二热电堆传感器；封装盒形成有一个封闭空间，第二热电堆传感器设置在封装盒的封闭空间中。封装盒主要作用在于提供了一个封装空间以容纳不定形的相变材料层和导热胶层。这里需要说明的是，封装盒设有若干盒孔供第二热电堆传感和ntc元件的引脚引出封装盒，盒孔也可以采用导热胶等密封材料在布设完毕之后进行填充。

相变材料层设置在封装盒和第二热电堆传感器之间；相变材料层的相变温度的取值范围为40至45摄氏度。相变材料层的主要作用在于，在到达相变温度时，由固相转为液相从而使吸收热量，使封装盒内环境温度出现陡降，从而使第二热电堆和ntc元件反馈的温度数据出现明显波动，从而使处理器获知环境温度升高到一个设定的最高值，从而使服务器告知服务器，当前温度可能出现环境温度过高导致第一热电堆传感器反馈的温度数据可能存在误差。

导热胶层设置在相变材料层和第二热电堆传感器之间；导热胶层隔离相变测料层和第二热电堆传感器。导热胶层和封装盒之间相当构成夹层以容纳相变材料，在相变材料变为液相时，仍被限制在导热胶层和封装盒之间。

ntc元件用于检测环境温度；ntc元件设置于导热胶层中且电性连接至处理器。ntc元件主要用于直接提供环境温度的参考数据。而第二热电堆传感器与第一热电堆传感器为相同的传感器，所以它们之间可以直接电信号的比对，第二热电堆传感器可以作为第一电热堆传感器检测判断节点。第二热电堆传感器、封装盒和ntc元件均设置在第一壳体或第二壳体中。封装盒、导热胶层、相变材料层均可以采用导热率较高的材料制成。

参照图7和图8所示，定位系统包括：押解定位装置、uwb定位基站。

押解定位装置如前介绍，其可以通过结合至被押解人员从而定位被押解人员。uwb定位基站可以被构造为固定式定位基站或移动式定位基站。固定式定位基站比如建筑设备中的定位基站，用来跟踪被押解人员在室内的定位，移动式定位基站可以被构造为手持式设备或者复合设置押运车辆中监测设备中，比如监控云台中，或者设置于押运人员随身设备中，比如警用执法仪中。

作为具体方案，从功能模块角度而言，押解定位装置包括：处理器、uwb标签模块、电源模块、通讯模块、imu模块、气压模块、第一热电堆传感器、第二热电堆传感器和ntc模块。

这里所指模块与之前所介绍的硬件芯片有概念的重叠，但是并不完全等同。

电源模块为微处理器、uwb标签模块、远程定位模块和通讯模块提供电源，uwb标签模块用于与uwb定位基站构成信号传输，定位标签通过通讯模块和其他设备进行通讯；imu模块用于检测手铐装置的移动数据，气压模块用于检测气压数据；处理器用于处理uwb标签模块、通讯模块、imu模块和气压模块的数据。

通讯模块为wifi模块或gsm模块或nb-iot模块。

作为具体方案，imu模块所采集的移动数据大于预设值时，处理器激活uwb标签模块。imu模块所采集的手铐装置的移动数据的斜率大于预设值时，处理器激活uwb标签模块并发出警报指令。

作为更具体的方案，气压模块所采集的气压数据的斜率大于预设值时，处理器激活uwb标签模块并发出警报指令。

作为更具体的方案，押解定位装置还包括：远程定位模块。远程定位模块为gps远程定位模块或gnss远程定位模块。

第一热电堆传感器、第二热电堆传感器和ntc模块分别电性连接至处理器，其中，第一热电堆传感器用于检测体温，第二热电堆传感器和ntc模块用于提供温度对照数据。

本申请还提供了一种控制方法，包括：采集imu模块的移动数据；采集气压模块的气压数据；判断imu模块的移动数据是否大于预设值；判断气压模块的气压数据是否大于预设值；当imu模块的移动数据大于预设值或气压模块的气压数据大于预设值时，处理器激活uwb标签模块。控制方法还包括：计算imu模块的移动数据的斜率；判断imu模块的移动数据的斜率是否大于预设值；当imu模块的移动数据的斜率大于预设值时，处理器激活uwb标签模块并发出警报指令。

控制方法还包括：计算气压模块的气压数据的斜率；判断气压模块的气压数据的斜率是否大于预设值；当imu模块的移动数据的斜率大于预设值时，处理器激活uwb标签模块并发出警报指令。控制方法还包括：采集uwb标签模块的测距数据；根据测距数据获得定位标签的位置数据；处理器根据气压模块数据修正位置数据。

控制方法还包括：采集uwb标签模块的测距数据；根据测距数据获得定位标签的位置数据；处理器根据imu模块的数据修正位置数据。

如图10所示，作为本申请的另一方面，提供了一种如前所述的基于热电堆红外检测的押解定位设备的控制方法，包括如下步骤：处理器根据第一热电堆的电信号获知第一温度数据；当第一温度数据大于等于第一预设温度值时并小于等于第二预设温度时，处理器激活uwb芯片、imu芯片以及通讯芯片并与它们构成数据交互；当第一温度数据小于第一预设温度值且满足预设时长后，处理器休眠uwb芯片、imu芯片以及通讯芯片并通过通讯芯片发出休眠前的最后的位置数据；当第一温度数据大于等于第二预设温度时，处理器根据第二热电堆的电信号获知第二温度数据，如果第二温度数据与第一温度数据差值小于预设值，则处理器发出警报数据。

第一预设温度值和第二预设温度值之间为设定正常工作温度区间，在温度过高或过低时，可以通过第二热电堆传感器的电信号判断当前环境温度，从而确定第一热电堆传感器检测到温度数据是否合理。因为一般而言，身体的温度与环境温度一般差异会控制一个合理范围。

作为一种优选方案，处理器包括有时间单元，可以获知当前的季节数据，另外，处理器通过gps数据获知地理位置，这样可以根据实际情况更换设定差值判断的预设值。比如夏天为一个预设值，而冬天则为另一个预设值。

本申请中的定位设备和定位方法，对人员手腕的体温进行检测，以保证定位数据是的确由活体人员发出的，提高了定位的安防等级，同时额外设置于特定空间中比对传感器，以避免因为环境温度过高而带来检测失效。

除以上外，通过综合的位置检测，在判断人员为活体时，能够更加准确的获取定位数据。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。