分布式定位系統及應用方法與流程

本發明涉及無線通信及移動互聯網領域，尤其涉及一種分布式定位系統及應用方法。

背景技術：

兒童、老人、寵物走失頻頻發生，給家庭和社會帶來一系列嚴重問題。日常物品和貴重物資的遺失，也給人們生活帶來不便。目前市場上出現了若干針對老人和兒童的定位手表產品，或針對物品的電子防丟器，但這些產品往往因為設計和成本上的問題，并不能達到預期效果。比如定位手表，其操作復雜，老人孩子使用困難；體積大，佩戴明顯，容易被不法分子發現并拆卸破壞，導致搜尋線索中斷；功耗大，需要經常充電；價格昂貴，很多家庭承受不起等。而電子防丟器一般通過檢測與手機的無線信號強弱和通斷關系而進行聲光報警，且只有幾米到幾十米的距離，應用場景十分有限。

因此迫切需要一種技術手段，能夠更好地解決對兒童、老人、寵物、重要物品的定位問題。采用基于藍牙技術的信標設備，配合探測節點、智能移動終端和互聯網，可以更好地解決上述問題，有其他方式所沒有的優點：

①固定監測節點可對重點區域進行覆蓋，有效實現定位；

②智能終端數量大，安裝探測APP后可作為流動的探測節點，與固定監測節點構成全方位、立體式的監測網絡；

③信標設備體積小，佩戴隱蔽；

④功耗低，紐扣電池供電可用數月甚至數年；

⑤結構簡單，性能可靠，成本低；

⑥可通過移動終端或PC機靈活方便地查看目標位置及軌跡。

技術實現要素：

本發明提供了一種分布式定位系統及應用方法，以解決對兒童、老人、寵物及貴重物品的定位問題。

本發明系統包括信標設備、移動網探測節點、移動終端、APP探測軟件、固網探測節點、交換機、路由器、局域網防火墻、網絡服務器、管理軟件等，其中：

所述信標設備，其配置為包含低功耗藍牙模塊，其中，所述信標周期性發射定制的藍牙廣播信息，在廣播范圍內的移動網探測節點、固網探測節點、移動終端能夠監測到該廣播信息，并上報網絡服務器；

所述移動網探測節點，其配置為包含藍牙天線模塊、藍牙基帶模塊、微處理器、無線通信模塊、Sim卡、通信天線、外設模塊及供電模塊，其中，藍牙天線模塊用于探測接收信標設備的藍牙廣播信息，包含2.4G外置天線及低噪聲放大器LNA，以提高接收靈敏度及增益，擴大探測范圍；所述藍牙基帶模塊用于對藍牙信息的基本處理；所述微處理器采用嵌入式處理器，用于廣播信息的解析、打包、加密處理以及設備動作的控制；所述無線通信模塊可采用GSM/GPRS、WCDMA、LTE等通信方案，用于發送和接收藍牙嗅探設備與網絡服務器之間的數據；所述Sim卡根據通信模塊支持類型選擇，卡號從所選移動運營商獲取；所述通信天線采用外置天線，根據通信模塊支持類型選擇；所述外設模塊包含開關、LED及蜂鳴器，用來進行開關機及工作狀態指示；所述供電模塊，為置于所述藍牙掃描設備內部的可充電電池，或者所述供電模塊為外部供電接口模組；

所述固網探測節點，包括有線版和WiFi版兩種類型；其中，固網探測節點有線版其配置為包含藍牙天線模塊、藍牙基帶模塊、微處理器、有線網絡模塊、有線網口、外設模塊及供電模塊，其中，藍牙天線模塊用于探測接收信標設備的藍牙廣播信息，包含2.4G外置天線及低噪聲放大器LNA，以提高接收靈敏度及增益，擴大探測范圍；所述藍牙基帶模塊用于對藍牙信息的基本處理；所述微處理器采用嵌入式處理器，用于廣播信息的解析、打包、加密處理以及設備動作的控制；所述有線網絡模塊可支持TCP/IP等協議，用于發送和接收藍牙嗅探設備與網絡服務器之間的數據；所述外設模塊包含開關、LED及蜂鳴器，用來進行開關機及工作狀態指示；所述供電模塊，為置于所述藍牙掃描設備內部的可充電電池，或者所述供電模塊為外部供電接口模組；考慮到供電系統的魯棒性，可采用充電電池與外部供電相結合的方式，一般使用外部供電，停電的情況下自動啟用內置電池供電，這并非本發明重點，不再贅述；

固網探測節點WiFi版其配置為包含藍牙天線模塊、藍牙基帶模塊、微處理器、無線WiFi模塊、WiFi天線、外設模塊及供電模塊，其中藍牙天線模塊、藍牙基帶模塊、微處理器、外設模塊和供電模塊與有線版相同，所述無線WiFi模塊可支持802.11等協議，用于發送和接收探測節點與網絡服務器之間的數據；所述WiFi天線為外置天線，需要與藍牙天線模塊分開一定距離，以減小互相干擾；

所述移動終端的操作系統為IOS7.1及以上版本，或Android4.3及以上版本，具備藍牙及地理定位功能；

所述APP探測軟件安裝在所述移動終端上，包括信標配置、藍牙嗅探、信息處理、與網絡服務器通信等功能；

所述網絡服務器是信息中樞，包括用戶、信標設備、探測節點、定位信息數據庫，以及管理配置、信息處理、權限控制等功能，可部署在自建服務器或者云服務器上；

所述管理軟件是用戶交互入口，包括用戶登錄、信標設備管理、定位信息處理、服務器通信等功能，可以采用APP或者Web的方式，通過移動端或者PC訪問使用。

本發明提供的定位系統包括以下運行步驟：

步驟1：信標設備周期性發送藍牙信標消息；

步驟2：信標設備的UUID信息注冊到網絡服務器，并通過網絡分發到網絡中的各探測節點，以及安裝有APP探測軟件的移動終端；

步驟3：當信標設備進入移動網探測節點的探測范圍時，探測節點嗅探到藍牙廣播信息，對此信息進行解析，與探測節點ID信息、當前時間信息進行打包并加密處理，然后通過無線通信模塊發送到移動基站，進而發送到網絡服務器；

當信標設備進入固網探測節點的探測范圍時，探測節點嗅探到藍牙廣播信息，對此信息進行解析，與探測節點ID信息、當前時間信息進行打包并加密處理，然后通過有線網絡模塊或無線WiFi模塊進行傳輸，經交換機、路由器、局域網防火墻等發送到網絡服務器；

當信標設備進入安裝有APP探測軟件的移動終端探測范圍時，移動終端可嗅探到藍牙信標消息，進行解析、處理，并從移動終端獲取時間、地理位置信息，一并上報網絡服務器；

步驟4：網絡服務器接收到移動網探測節點或固網探測節點發來的信息，進行解密、解包，并根據探測節點的ID信息從數據庫中獲取該探測節點對應安裝的地理位置信息，然后轉換成信標設備的UUID信息、探測時間、地點數據包，以作進一步處理；

當網絡服務器接收到移動終端發來的信息，進行解密、解包，得到信標設備的UUID信息、探測時間、地點數據包，以作進一步處理；

步驟5：網絡服務器將從移動網探測節點、固網探測節點、移動終端手機來的信標設備UUID信息、時間、地點信息處理成用戶關心的數據，包括但不限于位置、軌跡、熱圖等信息，并設定查看管理權限；

步驟6：用戶通過移動終端、PC機登錄管理軟件，查看信標設備的位置信息；

步驟7：用戶通過管理軟件，對網絡服務器、對信標設備進行管理配置。

本發明一種分布式定位系統具有以下優點：

（1）移動網探測節點和固網探測節點可部署在車站、學校、社區、工廠等關鍵地理位置處，實現人及物品的定位；

（2）移動終端為用戶基數大，通過安裝軟件方式，使之成為流動探測節點，方便實現更大密度的監測網絡；

（3）信標設備功耗低，紐扣電池供電可使用數月甚至數年，避免頻繁充電煩惱；

（4）信標設備結構簡單，性能可靠，成本低廉，便于推廣；

（5）可通過移動終端或PC機靈活方便地查看目標位置及軌跡。

附圖說明

圖1為本發明實施例的移動網探測節點的整體結構圖。

圖2為本發明實施例的固網探測節點有線版的整體結構圖。

圖3為本發明實施例的固網探測節點WiFi版的整體結構圖。

圖4為本發明實施例的定位系統示意圖。

圖5為本發明實施例的APP探測軟件架構示意圖。

圖6為本發明實施例的網絡服務器架構示意圖。

圖7為本發明實施例的管理軟件架構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。

參照圖4，本實施例中，信標設備201為穿戴在兒童身上的防丟手環；移動網探測節點202部署在幼兒園門口；固網探測節點有線版206部署在車站，固網探測節點WiFi版207部署在商場；移動終端203由老師攜帶，為IOS智能手機，系統版本為IOS7.1，其上裝有藍牙探測APP軟件204；移動終端214由家長攜帶，為IOS智能手機，系統版本為IOS7.1，其上裝有移動版管理軟件209;臺式機215安裝在警務辦公室，可訪問web版管理軟件210。

移動網探測節點202探測到的信標數據可以通過無線通信基站205上傳到網絡服務器208，移動終端203通過APP軟件204探測信標201，也通過無基站205上傳到網絡服務器208。

固網探測節點有線版206，或固網探測節點WiFi版207探測到的信標數據經過交換機211、路由器212、局域網防火墻213上傳到網絡服務器208。

用戶可通過移動版管理軟件209，或web版管理軟件210，查看、管理信標設備、探測節點、定位信息等。

藍牙探測APP軟件204的架構如圖5所示，包括信標配置、藍牙嗅探、信息處理、服務器通信等幾大功能模塊。

網絡服務器208的架構如圖6所示，包括信息處理、管理配置、權限控制、用戶數據庫、信標設備數據庫、探測節點數據庫、定位信息數據庫等幾大功能模塊。

管理軟件209、210的架構如圖7所示，包括用戶登錄、信標設備管理、服務器通信、定位信息處理等幾大功能模塊。

本實施例工作流程如下：

兒童佩戴的防丟手環201周期性地向周圍發送藍牙信標消息，其UUID信息注冊登記在網絡服務器208，并下載到移動網探測節點202、移動終端203、固網探測節點有線版206及固網探測節點無線版207。

當兒童佩戴著防丟手環201走到幼兒園門口時，移動網探測節點202嗅探到201的藍牙廣播信息，對此信息進行解析，將藍牙廣播信息、本探測節點ID信息、當前時間信息進行打包、加密處理，然后通過無線通信模塊發送到基站，進而發送到網絡服務器208；網絡服務器208接收到移動網探測節點202發來的信息，進行解密、解包，并根據探測節點的ID信息從數據庫中獲取該探測節點對應安裝的地理位置信息，從而得到兒童此時所在的地理位置信息。

當兒童佩戴著防丟手環201走到老師身邊時，老師攜帶的移動終端203監測到201的廣播消息，通過APP 204發送監測到的手環201的廣播信息、當前時間、地點等信息到網絡服務器208，網絡服務器208更新監測結果信息數據庫。

當兒童佩戴著防丟手環201在車站，經過部署在車站的固網探測節點有線版206時，206會探測到201的廣播消息，并對此信息進行解析，將藍牙廣播信息、本探測節點ID信息、當前時間信息進行打包、加密處理，通過車站的有線網絡發送到網絡服務器208；208接收到探測節點206發來的信息，進行解密、解包，并根據探測節點的ID信息從數據庫中獲取該探測節點對應安裝的地理位置信息，從而得到兒童此時所在的地理位置信息。

當兒童佩戴著防丟手環201在商場，經過部署在商場的固網探測節點WiFi版207時，207會探測到201的廣播消息，對此信息進行解析，將藍牙廣播信息、本探測節點ID信息、當前時間信息進行打包、加密處理，通過WiFi網絡發送到網絡服務器208；網絡服務器208接收到探測節點207發來的信息，進行解密、解包，并根據探測節點的ID信息從數據庫中獲取該探測節點對應安裝的地理位置信息，從而得到兒童此時所在的地理位置信息。

網絡服務器206將從移動網探測節點、固網探測節點、移動終端手機來的信標設備UUID信息、時間、地點信息進行處理，得到該兒童所在位置、以及過往行動軌跡。

家長通過移動終端214登錄移動端管理軟件209，查看兒童所在位置及軌跡。

警務人員通過臺式機215登錄PC端管理軟件209，可查看兒童所在位置及軌跡，對網絡服務器、信標設備進行管理配置。

類似的，用戶還可以通過相同的方式實現寵物、貴重物品等的防丟與搜尋管理等服務。

與現有技術相比，本發明的定位系統及應用方法有如下有益效果：利用移動網探測節點和固網探測節點可對目標地理位置附近進行有效監測覆蓋；移動終端作為流動監測節點，進一步增加監測網絡覆蓋范圍；對信標設備要求低，功耗低，體積小，成本低廉，佩戴隱蔽性好；可通過移動終端或PC機靈活方便地查看目標位置及軌跡。

以上所揭露的僅為本發明較佳實施例而已，不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。