本发明涉及一种基于亲子安全的地图位置编辑定位系统，属于电子信息技术领域。
背景技术：
近年来，儿童走失的悲剧时有发生。据公安部最新数据显示，近年来我国每年有近20万儿童失踪。儿童走失对每一个家庭来说都是一个非常沉重的打击。如何关心和帮助幼年群体，特别是如何避免儿童走失成为了整个社会关注的问题。随着技术的进步，现有技术中发展出了一种基于无线传感器网络的儿童防走失系统，这种系统能够在一定程度上起到预防儿童走失的效果，但是功能比较单一，无法实现实时可视化的监控和安全定位，仍然有很大的改进空间。
例如公开号为cn202306767u的中国专利文献公开了一种智能防丢器，其包括一控制器，所述控制器与所述无线电发射模块连接，所述控制器与所述无线电接收模块连接，所述控制器与所述直流电源连接，所述控制器与所述键盘输入装置连接，所述控制器与所述显示装置连接，所述控制器与所述声音报警装置连接。该智能防丢器在使用时，用户可以将一个智能防丢器作为主机，将一个或多个智能防丢器作为分机，同时设置主机与分机间的通信编码。智能防丢器由单片机系统、无线电发射模块、无线电接收模块、键盘输入装置、声音报警装置等部分组成。系统起动后，主机每30秒发射一次无线电信号，具有同一通信编码的分机接收到信号后，发射无线电信号作为回复，实现主机的问和分机的答。当主机连续3次发问，而没有收到分机的回答，主机的声音报警装置报警，提示用户，分机不在指定范围内，预防儿童走失和财物丢失事件的发生。
技术实现要素：
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供一种新型的基于亲子安全的地图位置编辑定位系统。
本发明所述的基于亲子安全的地图位置编辑定位系统包括：
硬件监测装置，该硬件监测装置通过无线网络、通讯基站或gps将儿童的位置信息数据实时发送到服务器上；
设置在服务器上的数据接收装置，用于接收硬件监测装置发送的位置信息数据并将该位置信息数据存储在服务器的存储装置中；
设置在服务器上的地图导入装置，用于将用户选定的地图导入服务器；
设置在服务器上的地图保存处理装置，该地图保存处理装置与地图导入装置连接，用于 以二叉树方式保存和处理导入的地图数据；
设置在服务器上的路线规划装置，该路线规划装置与地图保存处理装置连接，用于根据用户输入的起点和终点对以二叉树方式保存的地图数据进行规划计算，得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线；
设置在服务器上的地图范围区域设置装置，用于根据用户的指令在地图上标出包含路线规划装置得出的路线的由用户指定的区域；
设置在服务器上的行动点和非行动点设置装置，用于根据导入的地图数据在地图范围区域设置装置标出的区域上标出行动点和非行动点；所述的行动点是指儿童能够通过的位置；所述的非行动点表示障碍物或者有危险的位置；
设置在服务器上的人物模拟装置，用于根据硬件监测装置发送的位置信息数据将儿童的模拟图像实时显示在地图范围区域设置装置标出的区域上的对应的位置上；
设置在服务器上的报警信息反馈装置，用于在硬件监测装置发送的位置信息数据显示儿童离开了路线规划装置得出的路线、离开了地图范围区域设置装置标出的区域或者靠近了非行动点的时候，将报警信息反馈到客户端；
以及客户端，用于接收报警信息反馈装置反馈的报警信息。
所述的行动点包括马路，所述的非行动点包括池塘。
所述的硬件监测装置包括智能手表或智能手环。
所述的客户端包括智能手机或平板电脑。
所述的路线规划装置采用astar算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
所述的路线规划装置采用宽度优先搜索算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
所述的路线规划装置采用深度优先搜索算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
所述的路线规划装置采用迪杰斯特拉算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
所述的路线规划装置采用跳点搜索算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
所述的路线规划装置采用thetastar算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线
与现有技术相比，本发明所述的基于亲子安全的地图位置编辑定位系统的有益效果在于： 本发明所述的基于亲子安全的地图位置编辑定位系统能够导入地图，实现地图设定，真实模拟地图，通过虚拟化设定路线以及障碍物，实现真实场景模拟，实现实时可视化的监控和安全定位，让孩子更加安全。
附图说明
图1是本发明所述的基于亲子安全的地图位置编辑定位系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请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的一部分实施例，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，本发明所述的基于亲子安全的地图位置编辑定位系统包括：
硬件监测装置，该硬件监测装置通过无线网络、通讯基站或gps将儿童的位置信息数据实时发送到服务器上；
设置在服务器上的数据接收装置，用于接收硬件监测装置发送的位置信息数据并将该位置信息数据存储在服务器的存储装置中；
设置在服务器上的地图导入装置，用于将用户选定的地图导入服务器；
设置在服务器上的地图保存处理装置，该地图保存处理装置与地图导入装置连接，用于以二叉树方式保存和处理导入的地图数据；
设置在服务器上的路线规划装置，该路线规划装置与地图保存处理装置连接，用于根据用户输入的起点和终点对以二叉树方式保存的地图数据进行规划计算，得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线；例如，用户输入家庭住址作为起点，输入学校地址作为终点，路线规划装置根据用户输入的起点和终点对以二叉树方式保存的地图数据进行规划计算，得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
设置在服务器上的地图范围区域设置装置，用于根据用户的指令在地图上标出包含路线规划装置得出的路线的由用户指定的区域；例如，用户可以发出指令，指定包括从家庭住址到学校地址的在地图上距离最短和用时最少的路线的一片区域。这一指定的用意是规定孩子的活动范围，在孩子离开这一指定的区域的时候，系统向家长发出报警信息。
设置在服务器上的行动点和非行动点设置装置，用于根据导入的地图数据在地图范围区域设置装置标出的区域上标出行动点和非行动点；所述的行动点是指儿童能够通过的位置；所述的非行动点表示障碍物或者有危险的位置；
设置在服务器上的人物模拟装置，用于根据硬件监测装置发送的位置信息数据将儿童的 模拟图像实时显示在地图范围区域设置装置标出的区域上的对应的位置上；
设置在服务器上的报警信息反馈装置，用于在硬件监测装置发送的位置信息数据显示儿童离开了路线规划装置得出的路线、离开了地图范围区域设置装置标出的区域或者靠近了非行动点的时候，将报警信息反馈到客户端；
以及客户端，用于接收报警信息反馈装置反馈的报警信息。
所述的行动点包括马路。
所述的非行动点包括池塘。
所述的硬件监测装置包括智能手表或智能手环。
所述的客户端包括智能手机或平板电脑。
所述的路线规划装置采用astar算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
astar算法是一种智能找最短路径算法，该算法访问的节点比较少，因此可以缩短搜索时间。
astar算法的算法思想是：通过设定合适的启发函数，全面评估各扩展搜索节点的代价值，通过比较各扩展节点代价值的大小，选择最有希望的点加以扩展，直到找到目标节点为止。在astar算法中，一般在搜索过程中构造两个表：open表和close表，open表用于记录已经被计算但没有被扩展的节点，close表用于存放已经被扩展的节点。在每一步的搜索过程中，首先从open表中找出代价值最小的节点，将其加入close表进行扩展。对扩展后的节点进行分析，根据分析结果对open表和close表进行修改，选择合适的扩展节点加入close表。
在astar算法中，评估各扩展搜索节点的代价值时需要用到估价函数，估价函数的一般形式是f(m)＝g(m)+h(m)，其中，g(m)为初始节点s0到节点m已经实际付出的代价，h(m)是从节点m到目标节点sg的估计代价，它体现了问题的启发式信息，其形式通常根据问题的特性而定，一般将h(m)称为启发函数。
估价函数f(m)表示从初始节点经过节点m到达目标节点的最有路径的代价估计值，它的作用是估计open表中各节点的重要性程度，决定它们在open表中的次序。其中g(m)指出了搜索的横向趋势，它有利于搜索的完备性，但影响搜索的效率。在确定f(m)时，需要权衡各种利弊得失，使g(m)和h(m)各占一定的比例。
具体到本发明的路线规划装置，由于需要确定用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线，本质上是计算长度，此时可以将估价函数简化为：
最终路径长度f＝起点到该点的已知长度h+该点到终点的估计长度g
此时open表为待处理的节点表，close表为已处理过的节点表。
算法流程为:
1.从起点开始，起点的f＝1+g，1表示此节点已走过的路径是1，g是此节点到终点的估计距离，放入open表中。
可以假设g值的计算使用勾股定理公式来计算此点到终点的直线距离。
2.当open表不为空时，从中取出一个最小f值的节点x。
3.如果x等于终点，找到路径，算法结束。否则走第4步。
4.遍历x的所有相邻点，对所有相邻点使用公式最终路径长度f＝起点到该点的已知长度h+该点到终点的估计长度g，计算出f值后，
先检查每个相邻节点y是否在open表和close表中，
如果在open表中的话，更新y节点的f值，保留最小的f值，
如果在close表中的话，并且此时f值比close表中的f值小，则更新f值，将y节点从close表中移到open表中。否则不做操作。
如果不在open表和close表中，按最小顺序排序将y插入open表。最后将x插入close表中。
例如：起点为(1，1)，终点是(5，5)，取一个相邻点(0，1)，这时这个点的h＝1+1＝2，g可以用勾股定理公式来计算此点到终点的直线距离，就是(5-0)*(5-0)-(5-1)*(5-1)＝9，再开平方等于3，这样f就等于2+3＝5。然后将此点插入open表中。
如果相邻点不是路径，比如是障碍，那就跳过。
5.继续2，3，4步直到找到终点，或者直到open表为空表示没找到路径。
或者，所述的路线规划装置采用宽度优先搜索(bfs)算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
宽度优先搜索(bfs)算法的算法思想是：
已知图g＝(v,e)和一个源顶点s，宽度优先搜索以一种系统的方式探寻g的边，从而“发现”s所能到达的所有顶点，并计算s到所有这些顶点的距离(最少边数)，该算法同时能生成一棵根为s且包括所有可达顶点的宽度优先树。对从s可达的任意顶点v，宽度优先树中从s到v的路径对应于图g中从s到v的最短路径，即包含最小边数的路径。该算法对有向图和无向图同样适用。
之所以称之为宽度优先算法，是因为算法自始至终一直通过已找到和未找到顶点之间的边界向外扩展，就是说，算法首先搜索和s距离为k的所有顶点，然后再去搜索和s距离为k+l的其他顶点。
为了保持搜索的轨迹，宽度优先搜索为每个顶点着色：白色、灰色或黑色。算法开始前所有顶点都是白色，随着搜索的进行，各顶点会逐渐变成灰色，然后成为黑色。在搜索中第一次碰到一顶点时，表明该顶点被发现，此时该顶点变为非白色顶点。因此，灰色和黑色顶点都已被发现，但是，宽度优先搜索算法对它们加以区分以保证搜索以宽度优先的方式执行。若(u,v)∈e且顶点u为黑色，那么顶点v要么是灰色，要么是黑色，就是说，所有和黑色顶点邻接的顶点都已被发现。灰色顶点可以与一些白色顶点相邻接，它们代表着已找到和未找到顶点之间的边界。
在宽度优先搜索过程中建立了一棵宽度优先树，起始时只包含根节点，即源顶点s。在扫描已发现顶点u的邻接表的过程中每发现一个白色顶点v，该顶点v及边(u,v)就被添加到树中。在宽度优先树中，我们称结点u是结点v的先辈或父母结点。因为一个结点至多只能被发现一次，因此它最多只能有--个父母结点。相对根结点来说祖先和后裔关系的定义和通常一样：如果u处于树中从根s到结点v的路径中，那么u称为v的祖先，v是u的后裔。
在另一个优选实施例中，所述的路线规划装置采用深度优先搜索(dfs)算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
深度优先搜索算法流程为:
1.首先选定图的类别(有向图还是无向图)，再选定图的存储结构，根据输入的顶点或者边建立图；并把相应的邻接表或者邻接矩阵输出；
2.根据已有的邻接矩阵或邻接表用递归方法编写深度优先搜索遍历算法，并输出遍历结果；
图的深度遍历原则：
1如果有可能，访问一个领接的未访问的节点，标记它，并把它放入栈中。
2当不能执行规则1时，如果栈不为空，则从栈中弹出一个元素。
3如果不能执行规则1和规则2时，则完成了遍历。
代码中的图使用的是graph图－邻接矩阵法来表示。
代码中的栈为辅助结构，用来记载访问过的节点。
深度优先搜索算法是图论中的经典算法，利用深度优先搜索算法可以产生目标图的相应拓扑排序表，利用拓扑排序表可以方便的解决很多相关的图论问题，如最大路径问题等等。
深度优先搜索算法的具体计算过程属于现有技术，可以通过计算机程序代码实现。
在另一个优选实施例中，所述的路线规划装置采用迪杰斯特拉(dijkstra)算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
迪杰斯特拉(dijkstra)算法的c语言代码为：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#definemax11000000000
inta[1000][1000]；
intd[1000]；//d表示某特定边距离
intp[1000]；//p表示永久边距离
inti,j,k；
intm；//m代表边数
intn；//n代表点数
intmain()
{
scanf("％d％d",&n,&m)；
intmin1；
intx,y,z；
for(i＝1；i<＝m；i++)
{
scanf("％d％d％d",&x,&y,&z)；
a[x][y]＝z；
a[y][x]＝z；
}
for(i＝1；i<＝n；i++)
d[i]＝max1；
d[1]＝0；
for(i＝1；i<＝n；i++)
{
min1＝max1；
for(j＝1；j<＝n；j++)
if(！p[j]&&d[j]<min1)
{
min1＝d[j]；
k＝j；
}
p[k]＝j；
for(j＝1；j<＝n；j++)
if(a[k][j]！＝0&&！p[j]&&d[j]>d[k]+a[k][j])
d[j]＝d[k]+a[k][j]；
}
for(i＝1；i<n；i++)
printf("％d->",p[i])；
printf("％d\n",p[n])；
return0；
}
在另一个优选实施例中，所述的路线规划装置采用跳点搜索(jps)算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
跳点搜索(jps)算法是astar搜索与简单的节点扩展算符的结合体，该算符修剪潜在的后继，前提是这些后继能够被短于或对称于当前路径的路径到达。jps将会利用两个简单的规则集合：修剪规则和跳跃规则。
在另一个优选实施例中，所述的路线规划装置采用thetastar算法得出从用户输入的起点到达终点在地图上距离最短和用时最少的路线。
跳点搜索(jps)算法和thetastar算法同样属于现有技术，可以通过计算机程序代码实现。
以上显示和描述了本发明的主要特征及本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。