人员综合跟踪定位系统及方法
阅读说明：本技术 人员综合跟踪定位系统及方法 (The comprehensive tracing-positioning system of personnel and method ) 是由 刘世龙 李雪峰 邹志强 张曙辉 姬叶华 刘晓梅 王龙 于 2019-07-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种人员综合跟踪定位系统及方法,包括手持终端和穿戴式设备,所述手持终端信号连接穿戴式设备；所述手持终端包括主处理单元、北斗/GPS单元、第一UWB通信单元以及第一告警单元；所述穿戴式设备包括微处理单元、传感器单元、第二UWB通信单元以及第二告警单元；所述手持终端与穿戴式设备通过第一UWB通信单元与第二UWB通信单元进行相互通信。本发明采用点对点UWB测距技术,测距精度可达10厘米,有效解决跟踪过程中测量精度差的问题。本发明系统设备少,配置简单；穿戴式设备形态不定,根据实际场合可设计成不同形态。监护人员可通过手持终端了解被监护人员的位置信息及当前的状态信息,便于快速找到被监护人员。(The present invention provides a kind of comprehensive tracing-positioning system of personnel and methods, including handheld terminal and wearable device, the handheld terminal signal to connect wearable device；The handheld terminal includes Main Processor Unit, Beidou/GPS unit, the first UWB communication unit and the first Alarm Unit；The wearable device includes microprocessing unit, sensor unit, the 2nd UWB communication unit and the second Alarm Unit；The handheld terminal is in communication with each other by the first UWB communication unit with the 2nd UWB communication unit with wearable device.The present invention uses point-to-point UWB ranging technology, and range accuracy is up to 10 centimetres, and measurement accuracy is poor during effectively solving the problems, such as tracking.Present system equipment is few, and configuration is simple；Wearable device form is indefinite, may be designed to different shape according to practical matter.Care provider can by handheld terminal understand people under the guardianship location information and current status information, convenient for being quickly found out people under the guardianship.)
技术领域
本发明涉及综合跟踪定位技术领域，具体地，涉及一种人员综合跟踪定位系统及方法。
背景技术
随着社会技术的不断进步，尤其是智能手机的普及化，在某些情况下人们迫切需要知道自己的实时位置。对实时位置的获取主要通过室外定位和室内定位。室外定位主要依托于全球导航卫星系统GNSS(Global Navigation Satellite System)相关的技术和设备，以及基于2G/3G/4G等移动公网的辅助无线定位，定位精度可达1米左右。在室内主要基于WIFI，蓝牙，IMU，超声波，RFID等技术的产品或方案实现在室内环境的定位。但单一信号源的定位方案在对环境的要求，实施成本上均存在这样或那样的问题。如WIFI定位，需要采集信号指纹，耗时耗工；IMU，需要采集数据，同时易受环境变化及时间累积误差影响；蓝牙、RFID、超声波等需要布设大量专门设备，成本高且不利于大面积空间的定位需求。
而在有些室内外活动中，如监所外出押解、外出就医，儿童防丢或者老人防走失等，这类场景一般有人员陪同，但是在某些突发情况下，如犯人押解外逃，在人群密集的场所，小孩、老人走丢。这时，监护人员若能实时测得被监护人员的距离，比知道精确位置更重要。公开号为CN103888892A的专利文献提出了全方位无线人员定位跟踪系统，对人员采用GPS+LBS+无线射频芯片信号强度值定位综合的方式定位，能够满足人员室内外全方位的定位跟踪要求，并且定位过程是无缝衔接的，可以保障在需要时快速获得人员的位置信息。该系统需要无线定位电子标签、无线射频阅读器、网关和人员定位跟踪与信息管理软件等部分，且无线射频阅读器需要放置在特定的区域内，布置繁琐且装置过多，且未涉及到跟踪精度问题，而且无法实时了解被跟踪人员的状态。本专利中跟踪装置和跟踪精度可有效解决此类问题。公开号为CN109805525A提出了一种智能船员跟踪定位手环，包括腕带和手环主体。手环主体中的电路板上有GPS/北斗位置接收模块、中央处理器、UWB芯片、紧急信息发射模块和输出模块。UWB芯片用于与各层船舱的传感器进行通信，用于室内跟踪定位。在室外通过GPS/北斗进行定位，可实现船员实时跟踪定位、发射紧急信息。该跟踪定位手环的使用需要在船内布置传感器点，以实现UWB定位，可扩展性和移动性不好。本专利中提出的跟踪装置和跟踪方法不需要提前布点，具有较强的便携性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种人员综合跟踪定位系统及方法。
根据本发明的一个方面，提供一种人员综合跟踪定位系统，包括手持终端和穿戴式设备，所述手持终端信号连接穿戴式设备；
所述手持终端包括主处理单元、北斗/GPS单元、第一UWB通信单元以及第一告警单元；
所述穿戴式设备包括微处理单元、传感器单元、第二UWB通信单元以及第二告警单元；
所述手持终端与穿戴式设备通过第一UWB通信单元与第二UWB通信单元进行相互通信。
优选地，所述主处理单元分别与北斗/GPS单元、第一UWB通信单元以及第一告警单元连接，主处理单元负责数据的收集与处理、命令的下发，通过主处理单元设置手持终端与穿戴式设备之间的距离阈值。
优选地，所述北斗/GPS单元负责获取北斗/GPS数据，能够进行位置定位，并将获取的位置信息传送到主处理单元。
优选地，所述第一UWB通信单元信号连接第二UWB通信单元，并能够与第二UWB通信单元进行相互通信；
第一UWB通信单元负责实时测量手持终端与穿戴式设备之间的距离，并将测得的数据传输给主处理单元，第一UWB通信单元负责与穿戴式设备之间的通信；
第二UWB通信单元负责实时测量穿戴式设备与手持终端之间的距离，并将测得的数据传输给微处理单元，第二UWB通信单元负责与手持终端之间的通信。
优选地，所述第一告警单元与主处理单元相连，当手持终端与穿戴式设备之间距离大于设置的阈值时，发出声音或者振动提示；
所述第二告警单元与微处理单元相连，当穿戴式设备与手持终端之间距离大于设置的阈值时，发出声音或者振动提示。
优选地，所述微处理单元分别与传感器单元、第二UWB通信单元以及第二告警单元连接，微处理单元负责数据的收集与处理。
优选地，所述传感器单元负责人员的健康状态以及位置姿态状态数据的获取，并将获取数据传输给微处理单元。
根据本发明的另一个方面，提供一种人员综合跟踪定位方法，包括如下步骤：
步骤1：任务开始，手持终端和穿戴式设备开机；
步骤2：手持终端实时获取北斗/GPS数据，确定当前位置；
步骤3：通过手持终端设置手持终端与穿戴式设备之间的距离阈值；
步骤4：手持终端实时测量与穿戴式设备之间的距离；
步骤5：判断手持终端与穿戴式设备之间的距离是否超过设定的距离阈值：若手持终端与穿戴式设备之间距离大于设置的阈值，则第一告警单元、第二告警单元发出告警信息，并进一步执行步骤6；若手持终端与穿戴式设备之间距离小于设置的阈值，则回到步骤4继续执行；
步骤6：穿戴式设备将被监护人员的健康状态以及位置姿态状态回传给手持终端，供监护人员查看；
步骤7：监护人员根据手持终端测得的距离信息、穿戴式设备回传的被监护人员健康状态以及位置姿态状态信息，快速找到被监护人员；
步骤8：重新回到步骤4继续执行，直到任务结束。
优选地，采用所述的人员综合跟踪定位系统进行人员综合跟踪定位。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用点对点UWB测距技术，测距精度可达10厘米，有效解决跟踪过程中测量精度差的问题。
2、本发明只需要手持终端和穿戴式设备即能够实现人员综合跟踪定位，系统设备少，配置简单；穿戴式设备形态不定，根据实际场合可设计成不同形态。
3、本发明的穿戴式设备集成相关传感器，可有效检测心率、血氧、人员姿态等信息。
4、本发明使监护人员可通过手持终端了解被监护人员的位置信息及当前的状态信息，便于监护人员快速找到被监护人员。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明人员综合跟踪定位系统的结构示意框图。
图2为本发明人员综合跟踪定位方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
根据本发明的一个方面，提供一种人员综合跟踪定位系统，如图1所示，包括手持终端和穿戴式设备，所述手持终端信号连接穿戴式设备；所述手持终端包括主处理单元、北斗/GPS单元、第一UWB通信单元以及第一告警单元；所述穿戴式设备包括微处理单元、传感器单元、第二UWB通信单元以及第二告警单元；所述手持终端与穿戴式设备通过第一UWB通信单元与第二UWB通信单元进行相互通信。本发明只需要手持终端和穿戴式设备即可实现人员综合跟踪定位，穿戴式设备形态不定，根据实际场合可形态可不同，如佩戴在手腕上、佩戴在脚腕上，绑在身上等都可以。
所述主处理单元分别与北斗/GPS单元、第一UWB通信单元以及第一告警单元连接，主处理单元负责数据的收集与处理、命令的下发，通过主处理单元设置手持终端与穿戴式设备之间的距离阈值。
所述北斗/GPS单元负责获取北斗/GPS数据，能够进行位置定位，并将获取的位置信息传送到主处理单元。优选地，北斗/GPS单元负责获取北斗/GPS数据，用于室外位置定位。
所述第一UWB通信单元信号连接第二UWB通信单元，并能够与第二UWB通信单元进行相互通信；第一UWB通信单元负责实时测量手持终端与穿戴式设备之间的距离，并将测得的数据传输给主处理单元，第一UWB通信单元负责与穿戴式设备之间的通信；第二UWB通信单元负责实时测量穿戴式设备与手持终端之间的距离，并将测得的数据传输给微处理单元，第二UWB通信单元负责与手持终端之间的通信。
所述第一告警单元与主处理单元相连，当手持终端与穿戴式设备之间距离大于设置的阈值时，发出声音或者振动提示；所述第二告警单元与微处理单元相连，当穿戴式设备与手持终端之间距离大于设置的阈值时，发出声音或者振动提示。
所述微处理单元分别与传感器单元、第二UWB通信单元以及第二告警单元连接，微处理单元负责数据的收集与处理。
所述传感器单元负责人员的健康状态以及位置姿态状态数据的获取，并将获取数据传输给微处理单元。所述降抗状态包括心率、血氧等信息。所述位置姿态状态包括走、跑、方位等姿态信息。
根据本发明的另一个方面，提供一种人员综合跟踪定位方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤1：任务开始，手持终端和穿戴式设备开机；
步骤2：手持终端实时获取北斗/GPS数据，确定当前位置；
步骤3：通过手持终端设置手持终端与穿戴式设备之间的距离阈值；
步骤4：手持终端实时测量与穿戴式设备之间的距离；
步骤5：判断手持终端与穿戴式设备之间的距离是否超过设定的距离阈值：若手持终端与穿戴式设备之间距离大于设置的阈值，则第一告警单元、第二告警单元发出告警信息，并进一步执行步骤6；若手持终端与穿戴式设备之间距离小于设置的阈值，则回到步骤4继续执行；
步骤6：穿戴式设备将被监护人员的健康状态以及位置姿态状态回传给手持终端，供监护人员查看；
步骤7：监护人员根据手持终端测得的距离信息、穿戴式设备回传的被监护人员健康状态以及位置姿态状态信息，快速找到被监护人员；
步骤8：重新回到步骤4继续执行，直到任务结束。
优选地，采用所述的人员综合跟踪定位系统进行人员综合跟踪定位。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。