專(zhuān)利名稱(chēng)：對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種結(jié)構(gòu)與構(gòu)思都非常新穎的計(jì)算機(jī)應(yīng)用裝置，確切地說(shuō)， 涉及一種對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)，屬于目標(biāo)位置跟蹤設(shè)備 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著城市化進(jìn)程的快速發(fā)展，公園已經(jīng)成為城市中最為普及的公共 活動(dòng)場(chǎng)所。由于城市建設(shè)越來(lái)越緊湊，市民可以用來(lái)休閑活動(dòng)的場(chǎng)所也越來(lái)越 少，而公園已經(jīng)成為大多數(shù)市民鍛煉身體、休閑放松、娛樂(lè)活動(dòng)和接觸自然的 主要場(chǎng)所，特別對(duì)于少年兒童來(lái)說(shuō)，經(jīng)常接觸大自然更是其身心健康成長(zhǎng)不可 或缺的條件之一，為此，越來(lái)越多的父母在傍晚或節(jié)假日會(huì)帶領(lǐng)孩子到公園游 玩。
由于公園中的兒童越來(lái)越多，兒童丟失和發(fā)生意外傷害的事情時(shí)有發(fā)生， 因此，如何對(duì)在公園里隨意玩耍的兒童實(shí)行監(jiān)管就成為 一個(gè)非常重要和緊迫的 問(wèn)題。這是因?yàn)榧议L(zhǎng)在公園中很難做到時(shí)時(shí)刻刻地都盯著孩子，何況，大多數(shù) 兒童都是活潑、好動(dòng)，充滿(mǎn)奇心。家長(zhǎng)們稍不留神就可能導(dǎo)致孩子跑丟，或者 到達(dá)危險(xiǎn)的地方。因此，急需有種簡(jiǎn)易、便利的設(shè)備能夠幫助家長(zhǎng)隨時(shí)隨地的
監(jiān)測(cè)到兒童所在的具體位置，可以幫助家長(zhǎng)選擇快捷的路徑尋找到兒童；而且， 一旦兒童跑出家長(zhǎng)預(yù)設(shè)的范圍或者公園的范圍時(shí)就立即報(bào)警；當(dāng)兒童到達(dá)公園 中一些對(duì)于兒童較為危險(xiǎn)的地方時(shí)，也會(huì)給家長(zhǎng)發(fā)出提醒。這樣可以使得家長(zhǎng) 帶領(lǐng)孩子到公園游玩時(shí)，更加放心，并減少兒童出現(xiàn)危險(xiǎn)的可能。
此外，由于家長(zhǎng)需要隨時(shí)掌握兒童的身心狀態(tài)，了解兒童的性格特征和興 趣愛(ài)好，以便于實(shí)行因材施教，使其獲得最好的健康發(fā)展。而兒童的這些信息 在公園中游玩時(shí)是最容易體現(xiàn)和監(jiān)測(cè)出來(lái)，因此，如果能夠有個(gè)電子設(shè)備將兒童在游玩過(guò)程中的心跳、體溫、行走路線(xiàn)和速度都記錄下來(lái)，以便于分析兒童 當(dāng)前的身體狀態(tài)、性格特征和興趣愛(ài)好，那是許多家長(zhǎng)所盼望和需求的。
為此，急需研發(fā)一種能夠在游園過(guò)程中既能隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)兒童所在位置，
保障兒童安全游園；又能分析兒童性格和身心狀態(tài)的便攜電子裝備，以輔助家 長(zhǎng)培育孩子健康成長(zhǎng)。

實(shí)用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種既能在游園過(guò)程中準(zhǔn)確定位兒童 所在位置，并及時(shí)給出危險(xiǎn)警告，還能對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)分析兒童身心狀況和性格特 征的對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)，以便能夠在游園過(guò)程中輔助 家長(zhǎng)監(jiān)護(hù)和培育兒童。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了 一種對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟 蹤的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括 一個(gè)基站，多架天線(xiàn)和多個(gè)配套 設(shè)置的家長(zhǎng)監(jiān)視器及其兒童監(jiān)測(cè)裝置；其中
所述基站是由中央處理器CPU及其通過(guò)總線(xiàn)連接的外圍器件硬盤(pán)、內(nèi)部 存儲(chǔ)器、網(wǎng)卡、顯示器和鍵盤(pán)組成的PC服務(wù)器，該外圍器件還包括有用于 無(wú)線(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)的擴(kuò)頻收發(fā)部件，該擴(kuò)頻收發(fā)部件藉由有線(xiàn)和/或無(wú)線(xiàn)連接用于與 各個(gè)家長(zhǎng)監(jiān)視器和兒童監(jiān)測(cè)裝置交換信息的所述多架天線(xiàn)；在硬盤(pán)中存儲(chǔ)有用 于跟蹤兒童所在位置的跟蹤服務(wù)模塊；
所述每個(gè)配套設(shè)置的家長(zhǎng)監(jiān)視器及其兒童監(jiān)測(cè)裝置都是由一臺(tái)家長(zhǎng)監(jiān)視器 和一個(gè)或多個(gè)兒童監(jiān)測(cè)裝置所構(gòu)成；其中家長(zhǎng)監(jiān)視器設(shè)有嵌入式處理器芯片及 其通過(guò)總線(xiàn)連接的多個(gè)外圍器件只讀存儲(chǔ)器ROM,隨機(jī)存儲(chǔ)器Flash芯片， 喇叭和話(huà)筒，微型天線(xiàn)，擴(kuò)頻收發(fā)部件，使用聲、光或震動(dòng)作告警提示的報(bào)警 部件，用于向基站注冊(cè)家長(zhǎng)身份信息及其配套監(jiān)管的一個(gè)或多個(gè)兒童信息的家 長(zhǎng)信息注冊(cè)部件，用于呼叫兒童和接收兒童呼叫的呼叫控制部件，以及用于將 包括地圖、家長(zhǎng)和兒童的所在位置、尋找兒童的最優(yōu)路徑展示、告警信息以及 兒童身心狀態(tài)和性能特征的各種信息顯示在屏幕上的液晶顯示部件；該兒童監(jiān)測(cè)裝置包括嵌入式處理器芯片及其通過(guò)總線(xiàn)連接的多個(gè)外圍器件只讀存儲(chǔ)器 ROM,隨機(jī)存儲(chǔ)器Flash芯片，喇叭和話(huà)筒，微型天線(xiàn)，擴(kuò)頻收發(fā)部件，用于 向基站注冊(cè)兒童信息的兒童信息注冊(cè)部件，用于呼叫家長(zhǎng)和接收家長(zhǎng)呼叫的呼 叫控制部件。
所述基站的硬盤(pán)中還存儲(chǔ)有用于分析兒童身心狀態(tài)和性格特征的附加服務(wù) 模塊，所述兒童監(jiān)測(cè)裝置的外圍器件還包括用于監(jiān)測(cè)兒童體溫和心跳的體溫 傳感器和心跳震動(dòng)傳感器，以及周期性地分別將體溫傳感器和心跳震動(dòng)傳感器 采集到的兒童體溫和心跳信息，再與時(shí)間及其位置、速度信息綁定在一起，作 為該兒童的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)包而發(fā)送給基站的兒童信息采集部件。
所述基站、家長(zhǎng)監(jiān)視器和兒童監(jiān)測(cè)裝置中安裝的擴(kuò)頻收發(fā)部件都是采用低 功耗、抗干擾性強(qiáng)的擴(kuò)頻通訊方式實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備之間的無(wú)線(xiàn)傳輸。
所述在基站硬盤(pán)中存儲(chǔ)的跟蹤服務(wù)模塊內(nèi)設(shè)有下述子模塊通過(guò)基于距離 的定位算法準(zhǔn)確定位兒童位置的定位子模塊，自動(dòng)根據(jù)公園環(huán)境和兒童位置來(lái) 判斷兒童是否處于危險(xiǎn)中的危險(xiǎn)告警子模塊，自動(dòng)計(jì)算家長(zhǎng)所處位置到兒童所 在地的最短路徑選擇子模塊。
所述附加服務(wù)模塊內(nèi)設(shè)有下述子模塊根據(jù)兒童的心跳、體溫以及行走路 線(xiàn)、所在位置和速度來(lái)推測(cè)兒童當(dāng)前的身心健康狀態(tài)的身心狀態(tài)監(jiān)測(cè)子模塊， 自動(dòng)通過(guò)長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來(lái)發(fā)現(xiàn)兒童的性格特征的性格預(yù)測(cè)子模塊。
所述多架天線(xiàn)是采用重疊部署方式分布地設(shè)置在公園的不同位置，保證每 個(gè)區(qū)域至少有4架以上的天線(xiàn)能夠覆蓋之，以便利用4架天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位， 并有較強(qiáng)的抗干擾能力。
對(duì)于公園內(nèi)無(wú)線(xiàn)信號(hào)遮擋嚴(yán)重的地區(qū)要額外增設(shè)天線(xiàn)，以保證沒(méi)有無(wú)線(xiàn)信 號(hào)的傳輸死角。
- 所述家長(zhǎng)監(jiān)視器是外觀為掌上電腦PDA的、便于攜帶的手持監(jiān)視裝置，其 控制面板設(shè)有顯示屏和按鍵區(qū)，其中的顯示屏分為兩部分位于屏幕中上部、 并占用屏幕絕大部分區(qū)域的位置顯示區(qū)，以及位于屏幕下側(cè)的摘要信息顯示區(qū)； 下側(cè)的按鍵區(qū)設(shè)有呼叫鍵、發(fā)送鍵、復(fù)位鍵、導(dǎo)航鍵；兒童監(jiān)測(cè)裝置的外觀是能夠直接戴在兒童手腕上的手表。
本實(shí)用新型是一種基于無(wú)線(xiàn)測(cè)距定位算法的對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟 蹤的監(jiān)控系統(tǒng)，它主要依靠基站的多個(gè)天線(xiàn)對(duì)各個(gè)家長(zhǎng)監(jiān)視器及其配套的兒童
監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行無(wú)線(xiàn)定位，從而幫助家長(zhǎng)獲得其帶領(lǐng)的兒童的準(zhǔn)確位置信息；用 于幫助家長(zhǎng)在公園或其它戶(hù)外場(chǎng)所監(jiān)控兒童的位置信息，從而確保兒童不會(huì)跑 丟，也不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。基站還能根據(jù)公園的實(shí)際地理狀況判斷兒童是否離開(kāi)公 園，或者是否臨近或到達(dá)了危險(xiǎn)的位置，以便及時(shí)通過(guò)家長(zhǎng)監(jiān)視器通知家長(zhǎng)。 此外，基站可以根據(jù)家長(zhǎng)監(jiān)視器和兒童監(jiān)測(cè)裝置所處位置以及公園的道路狀況 制定出家長(zhǎng)尋找到兒童的最短路徑，并通過(guò)家長(zhǎng)監(jiān)視器給家長(zhǎng)顯示，幫助家長(zhǎng) 能盡快找到兒童，基站還可通過(guò)兒童監(jiān)測(cè)裝置采集到兒童在每個(gè)時(shí)刻所處位置、 體溫和心跳，從而推測(cè)出當(dāng)前兒童的身心狀態(tài)以及兒童的性格特征和興趣愛(ài)好， 并通過(guò)家長(zhǎng)監(jiān)視器展示給家長(zhǎng)，以便家長(zhǎng)更好地照看和培育兒童。
本實(shí)用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)新穎、筒單，制造容易，維護(hù)使用方便，其主要的 信息處理功能是由基站完成的，家長(zhǎng)監(jiān)視器和兒童佩戴的兒童監(jiān)測(cè)裝置都非常 輕巧、靈便、易于攜帶。它從兒童在公園中需要監(jiān)管的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景出發(fā)，基 于無(wú)線(xiàn)擴(kuò)頻傳輸技術(shù)，能夠在不影響兒童健康的基礎(chǔ)上精確定位兒童的位置。 考慮到公園中的環(huán)境復(fù)雜，為提高無(wú)線(xiàn)多點(diǎn)定位技術(shù)，本實(shí)用新型采用基于距 離的、多點(diǎn)定位算法來(lái)解決準(zhǔn)確定位問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的監(jiān)控，能夠盡可能地減 少無(wú)線(xiàn)傳輸過(guò)程中的干擾帶來(lái)的定位誤差。該系統(tǒng)的功能多，不僅可以監(jiān)控兒 童距離家長(zhǎng)的遠(yuǎn)近、是否離開(kāi)公園以及距離危險(xiǎn)區(qū)域是否過(guò)近等，還能夠檢測(cè) 兒童在不同運(yùn)動(dòng)速度和不同場(chǎng)合下的心跳和體溫，更有效地推測(cè)兒童當(dāng)前的身 體和心理的健康程度；并能根據(jù)長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及兒童在游園過(guò)程中的習(xí)慣 路線(xiàn)和感興趣區(qū)域等數(shù)據(jù)，推測(cè)兒童的性格特征和興趣愛(ài)好。因此，本實(shí)用新 型具有很好的推廣應(yīng)用前景。


圖1是本實(shí)用新型對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)組成示意圖。圖2是本實(shí)用新型對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)的控制電路結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖3是本實(shí)用新型對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)的家長(zhǎng)監(jiān)視器的外觀示意圖。
圖4是本實(shí)用新型對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)的家長(zhǎng)監(jiān)視器的控制面板格局示意圖。
圖5是本實(shí)用新型對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)護(hù)對(duì)象游園位置跟蹤器的兒童信息監(jiān)測(cè)裝置外觀示意圖。
圖6是本實(shí)用新型對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)的多點(diǎn)定位計(jì)算方法示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見(jiàn)圖1,介紹本實(shí)用新型基于無(wú)線(xiàn)測(cè)距定位算法的對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，包括 一個(gè)由PC服務(wù)器組成的基站，多架天線(xiàn)和多個(gè)配套設(shè)置的家長(zhǎng)監(jiān)視器及其兒童監(jiān)測(cè)裝置；其中每臺(tái)家長(zhǎng)監(jiān)視器能夠檢測(cè)其配套的一個(gè)或多個(gè)兒童監(jiān)測(cè)裝置。多架天線(xiàn)則是采用重疊部署方式分布地設(shè)置在公園的不同位置，保證每個(gè)區(qū)域至少有4架以上的天線(xiàn)能夠覆蓋之，以便利用4架天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，并有較強(qiáng)的抗干擾能力。每架天線(xiàn)都能用于接收各個(gè)家長(zhǎng)監(jiān)視器或兒童監(jiān)測(cè)裝置中的微型天線(xiàn)發(fā)送的信息。對(duì)于公園內(nèi)無(wú)線(xiàn)信號(hào)遮擋嚴(yán)重的地區(qū)要額外增設(shè)天線(xiàn)來(lái)覆蓋該區(qū)域，以保證沒(méi)有無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸死角。多架天線(xiàn)接收到同一臺(tái)兒童監(jiān)測(cè)裝置中的微型天線(xiàn)發(fā)送來(lái)的信息后，可以將信息進(jìn)行融合，提高信息的準(zhǔn)確率。
本實(shí)用新型系統(tǒng)中的基站、家長(zhǎng)監(jiān)視器和兒童監(jiān)測(cè)裝置中安裝的擴(kuò)頻收發(fā)部件(包括采用擴(kuò)頻天線(xiàn))都是采用低功耗、抗干擾性強(qiáng)的擴(kuò)頻通訊方式實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備之間的無(wú)線(xiàn)傳輸。這樣能夠大大降低無(wú)線(xiàn)信號(hào)的發(fā)射功率，
8能在不影響兒童健康的前提下，精確定位兒童位置，并減低對(duì)游人身體的電磁輻射影響。具有很強(qiáng)抗干擾能力的無(wú)線(xiàn)擴(kuò)頻技術(shù)還能夠很好地適應(yīng)公園的復(fù)雜環(huán)境。
參見(jiàn)圖2,介紹本實(shí)用新型系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備的控制電路結(jié)構(gòu)組成。其中
基站是由中央處理器CPU及其通過(guò)總線(xiàn)連接的外圍器件硬盤(pán)、內(nèi)部存儲(chǔ)器、網(wǎng)卡、顯示器和鍵盤(pán)組成的PC服務(wù)器，擴(kuò)充的外圍器件還包括有用于無(wú)線(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)的低功率、抗干擾能力強(qiáng)的擴(kuò)頻收發(fā)部件，該擴(kuò)頻收發(fā)部件藉由有線(xiàn)和/或無(wú)線(xiàn)連接用于與各個(gè)家長(zhǎng)監(jiān)視器和兒童監(jiān)測(cè)裝置交換信息的多架天線(xiàn)；在硬盤(pán)中存儲(chǔ)有用于跟蹤兒童所在位置的跟蹤服務(wù)模塊，以及供選配設(shè)的用于分析兒童身心狀態(tài)和性格特征的附加服務(wù)模塊。該跟蹤服務(wù)模塊內(nèi)設(shè)有下述子模塊通過(guò)基于距離的定位算法準(zhǔn)確定位兒童位置的定位子模塊，自動(dòng)根據(jù)公園環(huán)境和兒童位置來(lái)判斷兒童是否處于危險(xiǎn)中的危險(xiǎn)告警子模塊，自動(dòng)計(jì)算家長(zhǎng)所處位置到兒童所在地的最短路徑選擇子模塊。附加服務(wù)模塊進(jìn)一步包括的子模塊是根據(jù)兒童的心跳、體溫以及行走路線(xiàn)、所在位置和速度來(lái)推測(cè)出兒童當(dāng)前的身心健康狀態(tài)的身心狀態(tài)監(jiān)測(cè)子模塊和自動(dòng)通過(guò)長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來(lái)發(fā)現(xiàn)兒童的性格特征的性格預(yù)測(cè)子模塊。
參見(jiàn)圖3，介紹本實(shí)用新型中的家長(zhǎng)監(jiān)視器，它是一個(gè)外觀類(lèi)似PDA的、便于攜帶的手持監(jiān)視裝置，家長(zhǎng)監(jiān)視器設(shè)有嵌入式處理器芯片及其通過(guò)總線(xiàn)連接的多個(gè)外圍器件只讀存儲(chǔ)器ROM，隨機(jī)存儲(chǔ)器Flash芯片，喇叭和話(huà)筒，微型天線(xiàn)，擴(kuò)頻收發(fā)部件，使用聲、光或震動(dòng)作告警提示的報(bào)警部件(聲告警是通過(guò)喇。八向用家長(zhǎng)送報(bào)警鈴聲，或通過(guò)語(yǔ)言提示報(bào)警摘要；光報(bào)警是在液晶顯示屏上顯出報(bào)警提示和最優(yōu)路徑展示；震動(dòng)報(bào)警是由微型馬達(dá)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)，以便在嘈雜環(huán)境中提醒家長(zhǎng))，用于向基站注冊(cè)家長(zhǎng)身份信息及其配套監(jiān)管的一個(gè)或多個(gè)兒童信息的家長(zhǎng)信息注冊(cè)部件，該家長(zhǎng)信息注冊(cè)部件主要實(shí)現(xiàn)家長(zhǎng)監(jiān)視器在基站上的注冊(cè)功能，將家長(zhǎng)監(jiān)視器及其配套的一個(gè)或多個(gè)兒童監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行綁定，還負(fù)責(zé)向基站發(fā)送其所歸屬的家長(zhǎng)監(jiān)視器所預(yù)設(shè)的包括告警距離門(mén)限值、告警方式的相關(guān)信息。用于呼叫兒童和接收兒童呼叫的呼叫控制部件，以及用于將包括地圖、家長(zhǎng)和兒童的所在位置、尋找兒童的最優(yōu)路徑展示、告警 信息以及兒童身心狀態(tài)和性能特征的各種信息顯示在屏幕上的液晶顯示部件。 家長(zhǎng)監(jiān)視器的液晶顯示部件采用高分辨率液晶屏制成，其顯示面板格局如
圖5所示，設(shè)有顯示區(qū)和按M:區(qū)，顯示區(qū)中又分為兩部分占用屏幕絕大部分 區(qū)域的位于屏幕中上部的位置顯示區(qū)，以及摘要信息顯示區(qū)。位置顯示區(qū)用于 顯示公園地圖，地圖信息能隨著家長(zhǎng)和孩子的移動(dòng)而作調(diào)整，以保證家長(zhǎng)和孩 子能同時(shí)實(shí)時(shí)地顯示在屏幕中，并以不同顏色的圓圈分別顯示其在公園中的相 應(yīng)位置，圓圈旁邊有當(dāng)前家長(zhǎng)和兒童移動(dòng)方向的指示箭頭，兒童和家長(zhǎng)之間的 直線(xiàn)距離顯示在左上角；地圖可調(diào)整大小，以便將家長(zhǎng)和兒童的位置顯示出來(lái)， 并能夠清晰地看出家長(zhǎng)和兒童周?chē)沫h(huán)境。還可顯示家長(zhǎng)和兒童間的最短;咯徑 以及指示家長(zhǎng)行走的方向。摘要顯示區(qū)可以顯示告警信息的詳細(xì)內(nèi)容，兒童的 運(yùn)動(dòng)速度、體溫、心跳以及推測(cè)出兒童的身心狀態(tài)，此外還可以根據(jù)活動(dòng)位置 統(tǒng)計(jì)顯示兒童性格特征和興趣愛(ài)好。
參見(jiàn)圖5,介紹兒童監(jiān)測(cè)裝置的外形和內(nèi)部控制電路的結(jié)構(gòu)組成其外觀 類(lèi)似手表狀，考慮到要方便兒童攜帶，設(shè)計(jì)盡量簡(jiǎn)潔，體積小，可直接戴在兒 童手腕上，既不影響兒童的正?；顒?dòng)，還比較美觀。其控制電路包括嵌入式處 理器芯片及其通過(guò)總線(xiàn)連接的多個(gè)外圍器件只讀存儲(chǔ)器ROM,隨機(jī)存儲(chǔ)器 Flash芯片，喇叭和話(huà)筒，微型天線(xiàn)，擴(kuò)頻收發(fā)部件，用于向基站注冊(cè)兒童信息 的兒童信息注冊(cè)部件，用于呼叫家長(zhǎng)和接收家長(zhǎng)呼叫的呼叫控制部件。其外圍 器件還包括用于監(jiān)測(cè)兒童體溫和心跳的體溫傳感器和心跳震動(dòng)傳感器，以及 周期性地分別將體溫傳感器和心跳震動(dòng)傳感器采集到的兒童體溫和心跳信息， 再與時(shí)間及其位置、速度信息綁定在一起，作為該兒童的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)信 息數(shù)據(jù)包而發(fā)送給基站的兒童信息采集部件。該裝置可以監(jiān)測(cè)兒童所在位置及 其心跳、體溫等信息，并通過(guò)擴(kuò)頻碼將這些信息發(fā)送給附近的多個(gè)基站。該裝 置具有呼叫功能，發(fā)生意外時(shí)，兒童按動(dòng)按鈕，呼喚家長(zhǎng)，使家長(zhǎng)可盡快趕來(lái)。
下面簡(jiǎn)要說(shuō)明本實(shí)用新型的工作原理和搡作方法
基站和天線(xiàn)安裝好后，本實(shí)用新型游園跟蹤系統(tǒng)就可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。家長(zhǎng)帶著一套家長(zhǎng)監(jiān)視器及其兒童監(jiān)測(cè)裝置第一次到達(dá)公園時(shí)，需要執(zhí)行注冊(cè)操作基 站收到家長(zhǎng)監(jiān)視器的注冊(cè)信息后，給該家長(zhǎng)監(jiān)視器分配固定的ID,然后，兒童 監(jiān)測(cè)裝置向基站發(fā)送與該家長(zhǎng)監(jiān)視器的綁定消息，基站收到綁定消息后，給兒 童監(jiān)測(cè)裝置也分配固定的ID，并將該ID與相應(yīng)家長(zhǎng)監(jiān)視器的ID進(jìn)行綁定。以 后家長(zhǎng)再來(lái)公園時(shí)，家長(zhǎng)監(jiān)視器就直接向基站發(fā)送注冊(cè)請(qǐng)求。
完成注冊(cè)后，兒童監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)傳感器測(cè)量?jī)和男奶腕w溫，并每隔一 秒通過(guò)擴(kuò)頻收發(fā)部件向基站設(shè)備發(fā)送監(jiān)測(cè)信息；家長(zhǎng)監(jiān)視器每隔一秒通過(guò)發(fā)射 裝置向基站發(fā)送定位信息；基站接收到兒童監(jiān)測(cè)裝置和家長(zhǎng)監(jiān)視器發(fā)來(lái)的信息 后，通過(guò)定位技術(shù)確定兒童和家長(zhǎng)在公園中所處位置，并將兒童和家長(zhǎng)的位置 信息發(fā)送到家長(zhǎng)監(jiān)視器。家長(zhǎng)監(jiān)視器接收到兒童和家長(zhǎng)位置信息后，將其坐標(biāo) 以定制方式顯示在屏幕上；同時(shí)，基站計(jì)算兒童所處位置，如果超出公園范圍， 或者距離家長(zhǎng)過(guò)遠(yuǎn)，或者距離危險(xiǎn)區(qū)域過(guò)近，都向家長(zhǎng)監(jiān)視器發(fā)送告警信息， 家長(zhǎng)監(jiān)視器接收到兒童危險(xiǎn)告警信息后，立刻通過(guò)鳴叫、震動(dòng)、發(fā)出亮光或圖 像等方式報(bào)警。
基站的定位模塊是根據(jù)從多架天線(xiàn)接收到的同 一個(gè)家長(zhǎng)監(jiān)視器及其配套的 各個(gè)兒童監(jiān)測(cè)裝置中的微型天線(xiàn)發(fā)射來(lái)的信號(hào)來(lái)測(cè)算每架天線(xiàn)距離該家長(zhǎng)監(jiān)視 器及其配套的兒童監(jiān)測(cè)裝置的距離和方向，也就是采用4點(diǎn)定位法來(lái)準(zhǔn)確計(jì)算 處于檢測(cè)范圍內(nèi)的每臺(tái)設(shè)備所處的位置。
下面參見(jiàn)圖6，介紹本實(shí)用新型采用的這種4點(diǎn)定位方法，例如圖6中 的 ，A2， A3， A^分別表示位于公園內(nèi)不同位置的四架天線(xiàn)的安裝位置，每架 天線(xiàn)可以根據(jù)無(wú)線(xiàn)電波的發(fā)射時(shí)間測(cè)定出它們到達(dá)安裝有某個(gè)微型天線(xiàn)設(shè)備 (家長(zhǎng)監(jiān)視器或兒童監(jiān)測(cè)裝置)的距離d;， d2, d3，山，然后以每架天線(xiàn)為圓心， 各個(gè)天線(xiàn)到被監(jiān)測(cè)設(shè)備的距離為半徑畫(huà)4個(gè)圓(如圖6所示)。每?jī)蓚€(gè)圓之間的 交點(diǎn)可能是0個(gè)、l個(gè)或2個(gè)，先選取這4個(gè)圓中任意兩個(gè)圓之間的所有交點(diǎn)， 再在這些交點(diǎn)中選取3個(gè)相互位置最近的交點(diǎn)pl(xl,yl)， p2(x2,y2)， p3(x3,y3)，xl + x2 +
;c =—
3
則這三個(gè)交點(diǎn)的中心點(diǎn)就是被監(jiān)測(cè)用戶(hù)設(shè)備的所在位置p(x，y):
基站的危險(xiǎn)告警子模塊的作用是當(dāng)兒童離開(kāi)家長(zhǎng)的距離超過(guò)設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)、 兒童離開(kāi)公園范圍時(shí)、或者兒童距離公園中危險(xiǎn)區(qū)域過(guò)近時(shí)，都會(huì)被觸發(fā)告警。
公園內(nèi)的任意物體的位置坐標(biāo)都能用平面的橫、縱兩個(gè)坐標(biāo)表示為(X，Y), 那么，家長(zhǎng)監(jiān)視器或兒童監(jiān)測(cè)裝置之間的距離&用下述公式表示
—(x,-;^.)2+(1^)2 。家長(zhǎng)可以設(shè)定報(bào)警距離當(dāng)家長(zhǎng)和兒童之間的距
離4超過(guò)報(bào)警距離^時(shí)，就會(huì)觸發(fā)家長(zhǎng)監(jiān)視器中的危險(xiǎn)告警子模塊發(fā)出告警信 息。通常，基站設(shè)置在公園的中心附近，它的坐標(biāo)為(Xc,Yc)，再事先設(shè)定兒童 在公園里的活動(dòng)范圍是與基站的中心位置的距離^以?xún)?nèi)的區(qū)域，再按照上述家 長(zhǎng)監(jiān)視器與兒童監(jiān)測(cè)裝置之間的距離&計(jì)算公式來(lái)計(jì)算每個(gè)兒童監(jiān)測(cè)裝置 (X,，Y》到基站的距離4，當(dāng)該兒童監(jiān)測(cè)裝置到基站的距離4超過(guò)公園的范圍(即 A)時(shí)，就觸發(fā)家長(zhǎng)監(jiān)視器中的危險(xiǎn)告警子模塊發(fā)出兒童離開(kāi)公園的告警信息。
為此，人們可以在公園中為每個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域設(shè)定一個(gè)位置標(biāo)示，其坐標(biāo)為 (Xrf，Y》，家長(zhǎng)再設(shè)置該危險(xiǎn)區(qū)域的安全距離A,再按照上述公式計(jì)算每個(gè)兒童 監(jiān)測(cè)裝置(X,，Y》到各個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域的距離4/,當(dāng)4/>&時(shí)，家長(zhǎng)監(jiān)視器中的危險(xiǎn) 告警子模塊就觸發(fā)靠近危險(xiǎn)區(qū)域告警。
本實(shí)用新型基站內(nèi)選配的附加服務(wù)模塊中的身心狀態(tài)監(jiān)測(cè)子模塊可根據(jù)兒 童的心跳、體溫以及行走的路線(xiàn)和速度來(lái)推測(cè)出兒童當(dāng)前的身心健康狀態(tài)。在 公園中兒童通常處于靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在較長(zhǎng)的靜止?fàn)顟B(tài)，可獲取兒童的體溫 和心跳作為平靜時(shí)的狀態(tài)信息。兒童的運(yùn)動(dòng)速度為v，再統(tǒng)計(jì)？時(shí)段內(nèi)的速度作 為平均速度v。，設(shè)定靜止?fàn)顟B(tài)的平均速度門(mén)限值為vs，當(dāng)v?！﹕時(shí)，認(rèn)為時(shí)間段 /內(nèi)，兒童處于靜止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)候統(tǒng)計(jì)兒童的心跳平均值并分別設(shè)定靜止 狀態(tài)健康的最高心跳值A(chǔ)ffi和最低心跳值A(chǔ)u。當(dāng)檢測(cè)到的兒童的心跳平均值& 位于上述最高心跳值A(chǔ)ffi和最低心跳值A(chǔ)u之間的某個(gè)數(shù)值時(shí)，認(rèn)為兒童處于健 康狀態(tài)，否則處于非健康狀態(tài)。當(dāng)兒童某一天在公園中經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的速度較高時(shí)，
12認(rèn)為他(她)處于較為興奮狀態(tài)；否則，認(rèn)為他(她)處于抑郁狀態(tài)。再檢測(cè)
到兒童當(dāng)天在公園中運(yùn)動(dòng)速度高于w的時(shí)間為"當(dāng)天在公園中的總時(shí)間為&， 如果"乂&的比值大于門(mén)限值"時(shí)，就認(rèn)為兒童處于興奮狀態(tài)，否則為抑郁狀態(tài)。 基站的性格預(yù)測(cè)子模塊通過(guò)長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來(lái)發(fā)現(xiàn)兒童的性格特征和興趣 愛(ài)好。當(dāng)兒童長(zhǎng)期在公園中運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，認(rèn)為他(她)的性格較為活躍， 否則認(rèn)為他(她)性格較為內(nèi)向。假設(shè)兒童在公園中長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)速度高于w的時(shí) 間為&,長(zhǎng)期在公園中的總時(shí)間為則當(dāng)"A的比值大于門(mén)卩艮值^于，就認(rèn)為 兒童性格較為活躍，否則，其性格較為內(nèi)向。當(dāng)兒童長(zhǎng)期在公園中處于某個(gè)位 置時(shí)，可以認(rèn)為兒童對(duì)該位置的事物具有較大興趣。例如，兒童在公園中長(zhǎng)期 處于地點(diǎn)戶(hù)的時(shí)間為當(dāng)$大于門(mén)限值&時(shí)，就認(rèn)為兒童對(duì)于地點(diǎn)/7附近的 事物較為感興趣。
基站還可以根據(jù)兒童和家長(zhǎng)在公園中分別所處位置以及公園的地圖，計(jì)算 出家長(zhǎng)和兒童之間最短路徑，并且將路徑信息發(fā)送給家長(zhǎng)監(jiān)視器，家長(zhǎng)監(jiān)視器 收到路線(xiàn)信息后，將其標(biāo)示在顯示屏上，并通過(guò)箭頭指示現(xiàn)在要行走的方向， 基站可根據(jù)家長(zhǎng)位置的變化來(lái)確定家長(zhǎng)行走路線(xiàn)是否正確，并且隨時(shí)矯正家長(zhǎng) 應(yīng)該行走的方向，并把矯正信息發(fā)送到家長(zhǎng)監(jiān)視器。
家長(zhǎng)或兒童需要呼喚對(duì)方時(shí)，可以分別按動(dòng)各自設(shè)備上的呼叫按鈕，當(dāng)按 鈕按下后，家長(zhǎng)監(jiān)視器或兒童監(jiān)測(cè)裝置都是通過(guò)呼叫控制部件向基站發(fā)送呼叫 請(qǐng)求，基站收到呼叫請(qǐng)求后，向被呼叫方發(fā)送呼叫請(qǐng)求。家長(zhǎng)監(jiān)視器或兒童監(jiān) 測(cè)裝置的呼叫控制部件接收到呼叫請(qǐng)求后，通過(guò)鳴笛、振動(dòng)等方式提醒被呼叫
方；被呼叫方則按壓呼叫按鈕來(lái)響應(yīng)呼叫。
兒童監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)傳感器測(cè)量?jī)和男奶腕w溫，并每間隔一秒通過(guò)微型 天線(xiàn)向基站發(fā)送監(jiān)測(cè)信息，基站接收到兒童監(jiān)測(cè)裝置發(fā)來(lái)的信息后，將兒童運(yùn) 動(dòng)路線(xiàn)和該路線(xiàn)相應(yīng)位置的心跳和體溫都記錄下來(lái)，同時(shí)配以存儲(chǔ)的公園地圖， 采用統(tǒng)計(jì)分析方法，能夠估算出兒童目前的心理狀態(tài)，并發(fā)送到家長(zhǎng)監(jiān)^L器。 基站通過(guò)對(duì)兒童在公園里的行為特征的長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)，還能夠挖掘出兒童的性格特 征和興趣愛(ài)好，并定時(shí)發(fā)送給家長(zhǎng)監(jiān)^L器。
權(quán)利要求1、一種對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)包括一個(gè)基站，多架天線(xiàn)和多個(gè)配套設(shè)置的家長(zhǎng)監(jiān)視器及其兒童監(jiān)測(cè)裝置；其中所述基站是由中央處理器CPU及其通過(guò)總線(xiàn)連接的外圍器件硬盤(pán)、內(nèi)部存儲(chǔ)器、網(wǎng)卡、顯示器和鍵盤(pán)組成的PC服務(wù)器，該外圍器件還包括有用于無(wú)線(xiàn)收發(fā)數(shù)據(jù)的擴(kuò)頻收發(fā)部件，該擴(kuò)頻收發(fā)部件藉由有線(xiàn)和/或無(wú)線(xiàn)連接用于與各個(gè)家長(zhǎng)監(jiān)視器和兒童監(jiān)測(cè)裝置交換信息的所述多架天線(xiàn)；在硬盤(pán)中存儲(chǔ)有用于跟蹤兒童所在位置的跟蹤服務(wù)模塊；所述每個(gè)配套設(shè)置的家長(zhǎng)監(jiān)視器及其兒童監(jiān)測(cè)裝置都是由一臺(tái)家長(zhǎng)監(jiān)視器和一個(gè)或多個(gè)兒童監(jiān)測(cè)裝置所構(gòu)成；其中家長(zhǎng)監(jiān)視器設(shè)有嵌入式處理器芯片及其通過(guò)總線(xiàn)連接的多個(gè)外圍器件只讀存儲(chǔ)器ROM，隨機(jī)存儲(chǔ)器Flash芯片，喇叭和話(huà)筒，微型天線(xiàn)，擴(kuò)頻收發(fā)部件，使用聲、光或震動(dòng)作告警提示的報(bào)警部件，用于向基站注冊(cè)家長(zhǎng)身份信息及其配套監(jiān)管的一個(gè)或多個(gè)兒童信息的家長(zhǎng)信息注冊(cè)部件，用于呼叫兒童和接收兒童呼叫的呼叫控制部件，以及用于將包括地圖、家長(zhǎng)和兒童的所在位置、尋找兒童的最優(yōu)路徑展示、告警信息以及兒童身心狀態(tài)和性能特征的各種信息顯示在屏幕上的液晶顯示部件；該兒童監(jiān)測(cè)裝置包括嵌入式處理器芯片及其通過(guò)總線(xiàn)連接的多個(gè)外圍器件只讀存儲(chǔ)器ROM，隨機(jī)存儲(chǔ)器Flash芯片，喇叭和話(huà)筒，微型天線(xiàn)，擴(kuò)頻收發(fā)部件，用于向基站注冊(cè)兒童信息的兒童信息注冊(cè)部件，用于呼叫家長(zhǎng)和接收家長(zhǎng)呼叫的呼叫控制部件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述基站的硬盤(pán)中還存 儲(chǔ)有用于分析兒童身心狀態(tài)和性格特征的附加服務(wù)模塊，所述兒童監(jiān)測(cè)裝置的 外圍器件還包括用于監(jiān)測(cè)兒童體溫和心跳的體溫傳感器和心跳震動(dòng)傳感器， 以及周期性地分別將體溫傳感器和心跳震動(dòng)傳感器采集到的兒童體溫和心跳信 息，再與時(shí)間及其位置、速度信息綁定在一起，作為該兒童的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)包而發(fā)送給基站的兒童信息采集部件。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述基站、家長(zhǎng)監(jiān)視器 和兒童監(jiān)測(cè)裝置中安裝的擴(kuò)頻收發(fā)部件都是采用低功耗、抗干擾性強(qiáng)的擴(kuò)頻通 訊方式實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)設(shè)備之間的無(wú)線(xiàn)傳輸。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述在基站硬盤(pán)中存儲(chǔ) 的跟蹤服務(wù)模塊內(nèi)設(shè)有下述子模塊通過(guò)基于距離的定位算法準(zhǔn)確定位兒童位 置的定位子模塊，自動(dòng)根據(jù)公園環(huán)境和兒童位置來(lái)判斷兒童是否處于危險(xiǎn)中的 危險(xiǎn)告警子模塊，自動(dòng)計(jì)算家長(zhǎng)所處位置到兒童所在地的最短路徑選擇子模塊。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述附加服務(wù)模塊內(nèi)設(shè) 有下述子模塊根據(jù)兒童的心跳、體溫以及行走路線(xiàn)、所在位置和速度來(lái)推測(cè) 兒童當(dāng)前的身心健康狀態(tài)的身心狀態(tài)監(jiān)測(cè)子模塊，自動(dòng)通過(guò)長(zhǎng)期的統(tǒng)計(jì)參數(shù)來(lái) 發(fā)現(xiàn)兒童的性格特征的性格預(yù)測(cè)子模塊。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述多架天線(xiàn)是采用重 疊部署方式分布地設(shè)置在公園的不同位置，保證每個(gè)區(qū)域至少有4架以上的天 線(xiàn)能夠覆蓋之，以便利用4架天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，并有較強(qiáng)的抗干擾能力。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于對(duì)于公園內(nèi)無(wú)線(xiàn)信號(hào)遮 擋嚴(yán)重的地區(qū)要額外增設(shè)天線(xiàn)，以保證沒(méi)有無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸死角。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述家長(zhǎng)監(jiān)視器是外觀 為掌上電腦PDA的、便于攜帶的手持監(jiān)視裝置，其控制面板設(shè)有顯示屏和按鍵 區(qū)，其中顯示屏分為兩部分位于屏幕中上部、并占用屏幕絕大部分區(qū)域的位 置顯示區(qū)，以及位于屏幕下側(cè)的摘要信息顯示區(qū)；下側(cè)的按鍵區(qū)設(shè)有呼叫鍵、 發(fā)送鍵、復(fù)位鍵、導(dǎo)航鍵；兒童監(jiān)測(cè)裝置的外觀是能夠直接戴在兒童手腕上的 手表。
專(zhuān)利摘要一種對(duì)監(jiān)護(hù)對(duì)象的游園位置進(jìn)行跟蹤的監(jiān)控系統(tǒng)，由基站，多架天線(xiàn)和多個(gè)配套的家長(zhǎng)監(jiān)視器及其兒童監(jiān)測(cè)裝置組成。其中基站是采用擴(kuò)頻收發(fā)并連接多架天線(xiàn)的PC服務(wù)器，其硬盤(pán)中存儲(chǔ)有跟蹤兒童位置的跟蹤服務(wù)模塊。PDA外型的家長(zhǎng)監(jiān)視器內(nèi)設(shè)有報(bào)警部件、家長(zhǎng)信息注冊(cè)部件、呼叫控制部件和液晶顯示部件；配套的手表型兒童監(jiān)測(cè)裝置則為一個(gè)或多個(gè)，其內(nèi)設(shè)有兒童信息注冊(cè)部件和呼叫控制部件。本實(shí)用新型依靠基站的多個(gè)天線(xiàn)對(duì)各家長(zhǎng)監(jiān)視器及其配套的兒童監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行無(wú)線(xiàn)定位，幫助家長(zhǎng)獲知其帶領(lǐng)的兒童在公園的準(zhǔn)確位置，確保兒童不會(huì)跑丟和不發(fā)生危險(xiǎn)；該系統(tǒng)可隨時(shí)采集兒童的位置、體溫和心跳，并向家長(zhǎng)展示，便家長(zhǎng)更好地照看、掌控和培育兒童的身心發(fā)展。
文檔編號(hào)H04W64/00GK201365346SQ200920105998
公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者張海旸, 馬境遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:馬境遠(yuǎn)