一种定位追踪系统的制作方法

本发明涉及安防领域，更具体的是涉及一种定位追踪系统。

背景技术：

鉴于监狱服刑人员成分复杂，人员较多，而国内目前监狱的监管系统一般采用电子门禁，摄像监控以及报警系统辅助狱警管理，存在安全隐患。现有这些室内定位技术有：蓝牙定位技术，稳定性差，精度低；红外线定位，不能穿透障碍物，不能达到该监控定位想要的效果；wi-fi定位技术，定位覆盖范围广，但精度米级，精度低达办不到要求，主要适用工厂、主题公园等需要导航的场所，不适用监狱这种空间格局密集型场所；rfid定位技术，射频识别技术虽然定位精度高，但是抗干扰能力差，标识物不具备通信功能，不便于整合到其他系统，且在恶劣环境中，由于rfid不具备主动通信能力，所以在服刑人员越狱后不能再发送坐标，且在室内环境也有通讯空窗期；所以上述这些室内定位技术也不适合单独用于监狱定位系统。上述定位系统，从定位手段上看，一般都是基于测距定位算法，如果用于无线传感器网络则对传感器节点需求和要求高，同时测量获得的相对距离准确性低。为了实现监狱人员智能化管理，实现此智能化的前提需要对监狱人员进行精准定位，有待设计一种新的定位系统，使定位精度要求达到厘米级以上，并且进一步降低定位设备的功耗。目前并没有一款可以提供服刑人员实时位置并进行跟踪的系统。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题的至少一方面，本发明提供了如下解决方案。

一种定位追踪系统，包括定位模块、电子地图、无线收发装置、摄像模块和控制模块，所述定位模块包括uwb标签和rfid模块，所述定位模块设置于可穿戴设备内，所述uwb标签用于实时发送位置信息和身份识别标记，所述rfid模块存储有身份识别标记；

所述无线收发装置为基站，所述基站用于接收uwb标签发送的信息和发送控制命令至定位模块；

所述电子地图包括母地图和至少一个子地图，所述子地图对应限定区域且与所述限定区域的摄像模块绑定；

所述摄像模块为摄像模组，所述摄像模组与所述控制平台连接，将拍摄的影像资料传输至控制模块；

所述控制模块包括控制平台和显示装置，所述控制平台与所述无线收发装置、摄像模块通信连接，所述显示装置用于显示身份识别标记并通过标亮显示身份信息和播放当前所处区域的影像资料。

进一步地讲，所述uwb标签采用固定发射间隔。

进一步地讲，所述控制平台通过计算同一uwb信号至不同基站所需的时间，确定定位模块的具体位置。

进一步地讲，所述控制平台记录具体位置调动距离最近的摄像模块编号。

进一步地讲，所述摄像模组的镜头采用广角镜头。

进一步地讲，所述可穿戴设备分为电子手环和移动通讯设备，所述电子手环和移动通讯设备都包括壳体，壳体内设置有单片机、uwb标签、rfid标签、蓄电池，所述蓄电池连接单片机、uwb标签；

所述电子手环还包括束缚带，所述束缚带设置有防割线，防割线与单片机连接。

进一步地讲，所述云台为三轴增稳平台。

进一步地讲，一种定位追踪系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

s1：监管人员通过输入装置划分各个区域，并将划分后的各个区域对应子地图，将每个区域内的所有人员划分为第一监控对象和第二监控对象，本发明将第一监控对象指代服刑人员，第二监控对象为狱警；绑定各个限定区域的摄像模组，并将绑定关系上传至控制平台；

s2:监管人员通过输入装置输入搜寻的监控对象，控制平台通过查询该监控对象最新的uwb标签的信号来源得知当前该监控对象所处的位置；

s3：控制平台通过显示屏播放距离该监控对象最近的摄影模组的实时图像；

s4：控制平台通过计算监控对象可能的行进方向，结合视频追踪算法得出能拍摄到监控对象画面的摄像模组；

s5：在该监控对象的位置发生更新时，控制平台通过显示装置播放距离该监控对象最近且能拍摄到监控对象画面的摄影模组的实时视频；

s6：实时将该监控对象的移动轨迹、人员类别信息上传至本地数据库和云存储平台。

该发明的优点：通过将服刑人员的电子手环装配uwb标签和rfid模块，实现了进场和具体定位的功能，节约了电子手环的能量消耗；在服刑人员进入某个区域时，由uwb标签与基站之间的传送信息来判定服刑人员的具体位置，主要是考虑到了某些大型集会场合如服刑人员放风期间和在房间内休息的情况，rfid模块的定位精度并不足以到10cm之内的精度要求，而uwb利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，十分适合短距离传输，并且定位精度十分地高；本系统通过结合相关视频算法得出能够拍摄监控对象最清晰画面的谁信那个模组并根据网格计算实现准确对焦被拍摄的监控对象实现定位追踪的功能。

附图说明

图1是本发明的系统结构图。

图2是本发明的一种控制方法的流程图。

图3是本发明的一个实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应理解，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请所提供的实施例中，应理解，“与a相应的b”表示b与a相关联，根据a可以确定b。但还应理解，根据a确定b并不意味着仅仅根据a确定b，还可以根据a和/或其它信息确定b。

仅在本发明的一个实施例中，第一监控对象指服刑人员，第二监控对象指狱警，可穿戴设备为电子手环，移动通讯设备本身带有输入装置。

监管人员通过输入装置划分管理区域，并将划分后的各个区域对应电子地图，将每个区域内的所有人员划分为第一监控对象和第二监控对象，本发明将第一监控对象指代服刑人员，第二监控对象为狱警；监管人员设置第一监控对象的滞留时间；发生事件时调动距离事件最近的摄像模块进行拍摄记录

定位追踪系统架构:

如图1所示，一种定位追踪系统，包括定位模块、电子地图、无线收发装置、摄像模块和控制模块。定位模块定时将位置信息和身份识别标记发送至无线收发装置，无线收发装置打包信息发送至控制模块，控制模块记录各个定位模块的位置变化，并记录定位模块所处区域和摄像模块的编号，将定位模块的位置在电子地图中显示。

定位模块：

所述定位模块包括uwb标签和rfid模块，所述定位模块设置于可穿戴设备内，所述uwb标签用于实时发送位置信息和身份识别标记，所述rfid模块存储有身份识别标记；

所述rfid模块自身是基于rfid近场通讯技术所开发的通讯模块，在rfid模块靠近某个磁场后，基于电磁效应使能rfid模块，使rfid模块开始工作并发射带有身份识别标记的信号。所述uwb标签通过将位置信息和身份识别标记编辑为一串代码，通过一定时间间隔有规律地发送代码，由于uwb通讯技术具有带宽宽的特性，因此具有通常扩频通信的特点，且因为uwb通讯不发射载波信号，只是发出瞬间脉冲电波，因此消耗电能极小。

rfid工作原理：标签进入磁场后，接收所述rfid阅读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(passivetag，无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(activetag，有源标签或主动标签)；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。本发明采用的是无源标签，将rfid标签放置于可穿戴设备中，通过设立在限定区域出入口的rfid阅读器发送射频信号，rfid标签凭借电磁效应产生感应电流，将存储于rfid标签中的身份识别标记发送至rfid阅读器。

无线收发装置：

所述无线收发装置为基站，所述基站用于接收uwb标签发送的信息和发送控制命令至定位模块，基站自身包括通讯装置用于与控制模块通讯，由于基站内部设备皆为现有技术且本领域技术人员都了解，因此不在具体实施方式中列出详细配置。

电子地图：

所述电子地图包括母地图和至少一个子地图，所述子地图对应限定区域且与该区域的摄像模块绑定，所述摄像模块将拍摄的影像资料传输至控制模块，所述摄像模块包括云台、摄像模组；所述云台的旋转部与所述摄像模组的外壳固定连接，所述摄像模组、云台与所述控制平台连接将拍摄的影像资料传输至控制模块；所述电子地图是将限定区域的面积地形地貌通过数字信号的形式记录下来。

控制模块：

所述控制模块包括控制平台和显示装置，所述控制平台与所述无线收发装置、摄像模块连接，控制平台接收基站、摄像模块发送的信息，并进行分类储存；在工作人员输入相关人员信息查询，控制平台调取所查询的人员信息并通过显示装置以图像的形式显示。所述显示装置用于显示身份识别标记并通过标亮显示身份信息和当前所处区域的影像资料，还可以将电子地图以图像的形式显示限定区域，方便工作人员直观了解限定区域的地形情况。

所述基站设置于各个限定区域，彼此之间的间距依据通信范围等距离布置，基站自身可以记录信号到本基站的时间，并上传至控制平台。所述rfid阅读器设置于各个限定区域的出入口处，用于记录出入带有rfid标签的可穿戴设备。

控制平台通过接收某个uwb标签同一时间发出的位置信息，基站接收到的不同时间来推算出当前uwb标签所处的实际位置，控制推算的算法为距离＝tof*c(光速)

tof测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机(transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。传统的测距技术分为双向测距技术和单向测距技术。在信号电平比较好调制或在非视距视线环境下，基于rssi(receivedsignalstrengthindication，接收的信号强度指示)测距方法估算的结果比较理想；在视距视线环境下，基于tof距离估算方法能够弥补基于rssi距离估算方法的不足。

控制平台在确定定位模块的具体位置后，根据其在电子地图上的实际位置可以计算出限定区域内距离定位模块具体位置距离最近的摄像模块编号。通过记录监控对象行进全过程中经过的不同编号的摄像模块的时间，方便了将来需要调出该监控对象在指定时间段的影像资料时，控制平台可以调出指定时间段内监控对象所经过的摄像模块的摄像视频，且每个被调用的摄像视频都来自当时距离监控对象最近的摄像模块所拍摄。

显示装置可以显示实时视频画面。

所述可穿戴设备分为电子手环和移动通讯设备，所述电子手环和移动通讯设备都包括壳体，壳体内设置有单片机、uwb标签、rfid标签、蓄电池，所述蓄电池连接单片机、uwb标签；

所述电子手环还包括束缚带，所述束缚带设置有防割线，防割线与单片机连接。

所述电子手环包括壳体和束缚带，壳体内设置有单片机、uwb标签、rfid标签、蓄电池、心率/血压检测仪，所述蓄电池连接单片机、uwb标签、脉搏检测仪；束缚带设置有防割线，防割线与单片机连接，防割线采用导线外包裹橡胶材质。

由于防割线的断裂会导致电子手环内的蓄电池供电不稳，当单片机检测到供电不稳时，单片机控制uwb标签发送剪断告警信息通过基站传输至控制模块，控制模块在在led显示屏上显示告警信息和该区域的摄像模块的实时画面，并显示告警的监控对象的详细个人信息和面部特征，方便通知距离较近的监控对象前去处置。

在第二监控对象通过移动通讯设备报告处置结束后，控制模块将此期间的滞留第一监控对象和处置事件的第二监控对象的位置信息汇总绘出位置轨迹，传输至本地服务器和云存储平台存储备份，将人员类别信息和该区域的这个时段摄像模块所拍摄的视频后面存储至本地服务器和云存储平台中，方便以后监管人员调出相关信息的视频和移动轨迹。

所述基站设置于各个区域，彼此之间的间距依据通信范围等距离布置，用于接收uwb标签发送的信号，并将自身作为所述rfid阅读器设置于各个区域的出入口处，用于记录出入带有rfid标签的电子手环或门禁卡片。

在一个实施例中，如图2所示，一种定位追踪系统的控制方法：

s1：监管人员通过输入装置划分各个区域，并将划分后的各个区域对应子地图，将每个区域内的所有人员划分为第一监控对象和第二监控对象，本发明将第一监控对象指代服刑人员，第二监控对象为狱警；绑定各个限定区域的摄像模组，并将绑定关系上传至控制平台；

s2:监管人员通过输入装置输入搜寻的监控对象，控制平台通过查询该监控对象最新的uwb标签的信号来源得知当前该监控对象所处的位置；

s3：控制平台通过显示屏播放距离该监控对象最近的摄影模组的实时图像；

s4：控制平台通过计算监控对象可能的行进方向，结合视频追踪算法得出能拍摄到监控对象画面的摄像模组；

s5：在该监控对象的位置发生更新时，控制平台通过显示装置播放距离该监控对象最近且能拍摄到监控对象画面的摄影模组的实时视频；

s6：实时将该监控对象的移动轨迹、人员类别信息上传至本地数据库和云存储平台。

在该实施例中，s1采用距离突发事件最近的摄像模块全程记录，方便后续辨认和存档事件进入云平台。

在一个实施例中，在限定区域内等距离铺设摄像模块，形成感知网格。将电子地图按照规划分成一块块的网格状。在此实施例中，将该区域分为6*6网格，行数序号为a到f，列数序号为1到6，每个网格区域为a1～f6，将该区域细分为小方格区域。在本实施例中，操作过程中控制平台仅需计算第一监控对象的位置位于哪个网格区域内，即可通过控制平台计算能拍摄到监控对象画面的摄像模块，控制平台可以通过而旋转后镜头的中心始终对准的是所属网格区域如a1，由于镜头采用了超广角镜头的原因，超广角镜头自身广泛的拍摄范围就可以保证摄录到的目标第一监控对象的人体清晰完整，不会出现第一监控对象身高过高导致镜头无法拍全目标的身体，致使面部或者其他身体部位没有入镜。

在一个实施例，如图3所示，控制平台在记录上监控对象当前所处网格e，因此推算出监控对象的4个可能的前进方向为a’b’c’d’，分别对应现实空间的东西南北。控制平台根据距离远近得出每个网格上能够拍摄到监控对象的摄像模组。更近一步地，控制平台结合视频算法分别得出在网格a’b’c’d’上能够清晰地拍到监控对象的摄像模组。如此，待监控对象行进至下一网格时即可立即切换摄像头。如监控对象行进至a’网格，控制平台便可切换至a’网格中能拍摄到监控对象最清晰画面的摄像模组的实时视频画面，由于在行进动作发生之前，控制平台便结合视频算法进行了推算，得出该网格下能拍摄到监控对象最清晰画面的摄像模组，待至行进至a’网格，控制平台便可立即切换。结束追踪后，控制平台将追踪对象的操作记录存储于数据库中，并将历史视频和定位轨迹结合监控对象的编号，工作人员的身份号上传至云平台(如视频服务器)中保存，方便工作人员调取相关记录。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。