CN100388006C - 幼儿或宠物走失警告和定位的方法及系统 - Google Patents
幼儿或宠物走失警告和定位的方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
幼儿或宠物走失警告和定位的方法及系统,设置可相互进行无线数据通信的、由监控者控制的主机,以及附着于被监控者身上的从机,主机通过与从机之间的无线数据交换对从机进行监控和定位,其特征在于:所述主机与从机之间的无线数据通信方式是通过无线个人区域网WPAN或无线局域网WLAN无线通信协议进行数据交换,所述的主机和从机分别依据该协议被赋予一个唯一的MAC。本发明主机和从机之间可以利用MAC来区分所接收的数据包是否属于自己的监控群,从而可以使多个监控群同时在同一区域内互不干扰的工作,同时也可以支持一对一,一对多,多对一,多对多的主从机搭配。
Description
技术领域
本发明属一种对活动体进行定位监控的方法及装置,具体涉及一种对在一定区域里活动的幼儿或宠物进行定位监控的方法及系统装置。
背景技术
为了有效地预防并在最短时间内找回走失的幼儿或宠物,现有的发明一般采用模拟的无线通信方式对幼儿或宠物进行监控,其基本工作原理如下:系统一般包括一个主机和一个从机,主机和从机各有无线收发器并工作在同一频率,其工作范围一般为几十米至一二百米,监控人携带主机,被监控的幼儿或宠物携带从机,从机定时地向主机发送信号,如果从机距离主机超出了工作范围,就会造成主机在一规定时段内收不到从机的信号,这时主机会发出警告通知监控人被监控的幼儿或宠物有可能走失。为确定走失幼儿或宠物的位置,从机可配有发声装置,并会在与主机中断联系后发出报警声(要求主机也定时发送信号至从机),从而使监控人可以辨别从机位置,同时报警声还会起到惊吓绑架者或引起周围人关注的作用。另一种方式是通过定向天线所接收到的信号强弱来判断方向(如200320117168.8:儿童防丢器所采用)。此类系统的最大缺陷是无法支持多个监控群(即监控者和被监控者)在同一个区域内同时工作。如果两个监控群使用同一频率同时在同一区域内工作,当一个被监控者走失时,由于两个主机还会收到另一个被监控者的信号,结果造成两个监控者都不会收到报警。虽然不同的监控群在同一个区域内的不同频率上可以同时工作,但由于可使用的频率有限,而且没有一种机制来分配不同的工作频率,所以最终结果是无法保证每个监控群有一个唯一的频率,这一重大缺陷使得此类系统的普及无法实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷,提供一种能在同一区域内同时支持多个监控群,并且支持灵活的主从机的搭配的幼儿或宠物走失警告和定位的方法及系统。
解决上述问题的技术方法是:本发明设置可相互进行无线数据通信的、由监控者控制的主机,以及附着于被监控者身上的从机,主机通过与从机之间的无线数据交换对从机进行监控和定位,其特征在于:所述主机与从机之间的无线数据通信方式是通过无线个人区域网WPAN或无线局域网WLAN无线通信协议进行数据交换,所述的主机和从机分别依据该协议被赋予一个唯一的MAC。
本发明方法的进一步方案是包含下述内容:
1、分别对主机和从机设置监控和定位两种工作模式;
2、在监控工作模式下,设定从机每隔一定时间向主机发出一个脉动数据包(B1),其发射功率强度为:主机只有在监控范围内才能收到该信号;
3、主机收到脉动数据包(B1)后向从机发出一个回复数据包(A1);
4、从机能够收到回复数据包(A1),即表示情况正常;
5、当主机未在规定时间(N*T秒)内收到从机发出的脉动数据包(B1)时,即发出自身设置的报警信号,并由监控者启动定位工作模式;
6、当从机未在规定时间(N*T秒)内收到主机的回复数据包(A1)时即自动进入定位模式,并向主机发出功率强度大于监控信号数据包(B1)的警告数据包(B2);
7、主机收到警告数据包(B2)后,自动进入定位模式,并输出接收到的警告信号;
8、主机根据接收警告信号的强弱判断与从机的距离变化,达到判断从机方位的目的。
上述判断方位的过程是主机可沿着接收到警告信号增大的方向搜寻从机。
所述的WPAN和WLAN分别为IEEE通过的两个系列的可用于短距离无线数据通信的标准:IEEE802.11系列标准规定了无线局域网(Wireless LAN,简称WLAN)的MAC层和PHY层的协议,其主要包括了IEEE802.11a/b/g协议;IEEE802.15系列标准规定了无线个人区域网(Wireless Personal AreaNetworks,简称WPAN)的MAC层和PHY层的协议,其主要包括了IEEE802.15.1即蓝牙(Bluetooth),IEEE802.15.3即高速无线个人区域网络(HR-WPAN)和IEEE802.15.4即低速无线个人区域网络(LR-WPAN)。两个系列协议都通过其MAC层协议支持多个通信终端在同一区域内共享同一频带。
本发明系统为:设有可相互进行无线数据通信的主机和从机,其特征在于:所述的主机设有微处理器(MCU),该微处理器与无线个人区域网WPAN或无线局域网WLAN收、发芯片连接,并设有信号输出装置;所述的从机设有微处理器(MCU),该微处理器与无线个人区域网WPAN或无线局域网WLAN收、发芯片连接,并设有信号输出装置。
造成现有技术无法支持多个监控群的原因是无法唯一地确定主机与从机的监控关系,本发明所使用的无线通信技术是无线个人区域网WPAN和无线局域网WLAN,由于WPAN或WLAN给每一个使用此标准的设备赋予一个唯一的MAC,主机和从机之间可以利用MAC来区分所接收的数据包是否属于自己的监控群,从而可以使多个监控群同时在同一区域内的互不干扰的工作,同时也可以支持一对一,一对多,多对一,多对多的主从机搭配。
在唯一地确定主机与从机的监控关系后,本发明进一步方案能够使主机更可靠地实现对从机的监控,并在监控对象走失后根据所接收警告信号的强弱方便地判断与从机之间距离的变化,达到判断从机方位的目的。
附图说明
图1、本发明方法实施例1对主从机进行搭配时的信号流图
图2、本发明方法实施例1监控模式下的主从机信号流图
图3、本发明方法实施例1定位模式下的主从机信号流图
图4、本发明系统实施例1主机结构示意图
图5、本发明系统实施例1从机结构示意图
图6、本发明方法实施2主从机搭配关系示意图
具体实施方案:
实施例1
本例设置有主机A和从机B,主机包括微处理器MCU,微处理器与WPAN/WLAN收发芯片连接,其输入端接有一组输入控制键,输出端接有LCD显示部件、发光二极管LED、扬声器,微处理器设有可根据输入信号强弱而输出不同频率音频信号的输出端,该端与扬声器连接;从机包括微处理器MCU,微处理器与WPAN/WLAN收发芯片连接,其输入端接有一组输入控制键,输出端接有发光二极管LED和扬声器。
本例主、从机的MCU可采用Amtel的AT82ZL3201微处理器,无线收发模块针对不同的技术可以由不同的器件来实现:蓝牙(Bluetooth)可采用Broadcom的BCM2045芯片,高速无线个人区域网络(HR-WPAN)可采用Freescale的XS110芯片,低速无线个人区域网络(LR-WPAN)可采用Ember的EM2420芯片,无线局域网(WLAN)可采用Broadcom的BCM4317或BCM4318E芯片。
本例的主机和从机通过上述系统即可通过无线个人区域网WPAN或无线局域网WLAN无线通信协议进行数据交换。
本例的主机和从机分别通过软件程序设置有监控和定位两种工作模式,并设有使两机相互确认为搭配关系的工作状态,在进入正常工作模式前先完成主机与从机之间的搭配,主机A的MAC为MAC_A,从机B的MAC为MAC_B,先通过控制键使两机进入搭配状态,然后通过互发数据包将自己的MAC通知对方,在双方均确认了对方,并设定了监控距离后,即建立主机对从机进行监控的搭配关系,图1示意了本例主从机之间的搭配过程:
1、监控人同时按住主机A和从机B的搭配键,使二者均进入搭配关系确认工作状态;
2、从机B广播一个搭配启动数据包Bd,并在其中放入其MAC(MAC_B),之后从机B进入等待状态;
3、主机A在收到搭配数据包Bd后,提示监控者是否把从机B加入监控群,如监控者确认把从机B加入,主机A会发送给从机B的MAC_B一个搭配回复数据包Ad,并在其中放入MAC_B,有效监控距离和在监控模式下主、从机接收对方监控数据包所允许的最大间隔时间N*T秒;
4、从机B在接收到搭配回复数据包Ad后确认其中是自己的MAC_B并根据监控距离设置收发器的发射功率(不超过满负载的2/3),然后通过LED显示自己已被加入监控群并记住主机的MAC_A;同时从机发送一个搭配确认数据包BD(其中放入MAC_A)至主机A的MAC_A;
5、主机A在接收到回复数据包BD后确认其中是自己的MAC_A,即通过LED显示主机A已被加入监控群。
在上述搭配过程中,如果主机A或从机B中的任何一个的LED没有显示被加入,则表示搭配未完成,需要重新搭配。
主机和从机均可以自主地脱离监控群,主机脱离监控群的方法是:按下脱离键,通过LCD提示监控者确认脱离监控的从机,在监控人确认后,使主机发送一个脱离数据包至从机并停止监控此从机,从机在收到此数据包后自动脱离监控群并停止发送脉动数据包;从机自主脱离监控群的方法是:按下脱离键数秒,使从机发送一个脱离数据包至主机并停止发送脉动数据包,通过从机的LED显示红色以确认从机在脱离状态,主机在收到脱离数据包后提示监控人,在确认后停止监控此从机。
为避免从机意外自主脱离监控群,在从机进入脱离状态的最初M(M>N*T)秒内,从机仍然回复主机的命令数据包,以便确定方位。
参见图2和3,本例具体的监控和定位方法是:
1、通过操作控制键使主机和从机均进入监控工作模式;
2、使从机每T秒钟(可设置)向主机发出一个脉动数据包B1,
3、主机在收到脉动数据包B1后,发送一个回复数据包A1;
4、若从机收到回复数据包A1,表示情况正常;
5、当主机则在连续N*T(N可设置)秒时间内未收到从机发来的脉动数据包B1,即不会发送回复信号,并向监控者发出报警音频信号;监控者可将主机切换到定位工作模式;
6、从机如果在连续N*T秒收不到主机的回复数据包A1,从机会自动进入定位模式,并持续发送警告数据包B2至主机,同时自动将发射功率调至最大;
7、主机在收到警告数据包B2后会发出连续的警告音频信号,并自动进入定位工作模式(不管监控人是否已将主机切换至定位模式);
8、主机会根据接收信号的强度发出不同频率的警告音频信号,信号越强,频率越高,使监控人能迅速判断与被监控人之间的距离变化,作出被监控对象所在方位的判定;
主机监控人还可以选择主动发送指令数据包A2让从机发出警告声以惊吓可能的绑架者和引起周围人的关注。
在监控对象脱离监控范围的情况下,本例主机可由监控者主动切换进入定位工作模式,同时在收到从机发来的警告信号B2后也可自动进入定位工作模式,从而保证主机能在发生异常的情况下可靠进入定位工作模式。
下述表1描述了本例主机针对某一从机的具体工作过程,表2描述了从机针对某一主机的具体工作过程,工作过程的描述采用有限状态机(FiniteState Machine)的方式,即系统在不同工作状态下对所收到的不同事件的处理及工作状态转换。在主机和从机中,每一组监督关系都由一个相应的有限状态机来实现,由此可以支持一对一,一对多,多对一和多对多的搭配关系。
表1、主机工作流程
表2、从机工作流程
实施例2
图6描述了本例由两个主机A1、A2和三个从机B1、B2、B3组成的一个监控群,其中包含了一对一,一对多,多对一,和多对多的主从机搭配。图中的连线代表了主从机之间的监控关系,此监控关系的搭配建立由图1所示。如果其中的任何监控关系(如A1-B1)的从机脱离监控范围,相应的主机(A1)会提示监控人并进入针对此从机(B1)的定位模式,同时仍对其他从机保持监控模式。
也就是说,由于每一主机、从机均有唯一的MAC,所以无论是一对多,多对一,还是多对多,均能在同一监控群里建立多条相互独立的搭配监控通道,而且互不干扰,不同的监控群之间也不会相互干扰。
Claims (7)
1.幼儿或宠物走失警告和定位的方法,设置可相互进行无线数据通信的、由监控者控制的主机,以及附着于被监控者身上的从机,主机通过与从机之间的无线数据交换对从机进行监控和定位,其特征在于:所述主机与从机之间的无线数据通信方式是通过无线个人区域网WPAN或无线局域网WLAN无线通信协议进行数据交换,所述的主机和从机分别依据该协议被赋予一个唯一的MAC。
2.根据权利要求1所述的幼儿或宠物走失警告和定位的方法,其特征在于:包含下述内容
(1)、分别对主机A和从机B设置监控和定位两种工作模式;
(2)、在监控工作模式下,设定从机每隔一定时间向主机发出一个脉动数据包B1,其发射功率强度为:主机只有在监控范围内才能收到该信号;
(3)、主机收到脉动数据包B1后向从机发出一个回复数据包A1;
(4)、从机能够收到回复数据包A1,即表示情况正常;
(5)、当主机未在规定时间内收到从机发出的脉动数据包B1时,即发出自身设置的报警信号,并由监控者启动定位工作模式;
(6)、当从机未在规定时间内收到主机的回复数据包A1时即自动进入定位模式,并向主机发出功率强度大于脉动数据包B1的警告数据包B2;
(7)、主机收到警告数据包B2后,自动进入定位模式,并输出接收到的警告信号;
(8)、主机根据接收警告信号的强弱判断与从机的距离变化,达到判断从机方位的目的。
3.根据权利要求2所述的幼儿或宠物走失警告和定位的方法,其特征在于:所述主机收到警告数据包B2后输出的警告信号为音频信号,该音频信号的频率随接收信号的强弱而正比变化。
4.根据权利要求2或3所述的幼儿或宠物走失警告和定位的方法,其特征在于:在进入正常工作模式前先完成主机与从机之间的搭配:即先使两机进入搭配工作状态,然后通过互发数据包将自己的MAC通知对方,在双方均确认了对方,并设定了监控距离和在监控模式下主、从机接收对方监控数据包所允许的最大间隔时间后,即建立了主机对从机进行监控的搭配关系。
5.根据权利要求4所述的幼儿或宠物走失警告和定位的方法,其特征在于:所述的主、从机搭配过程为:
(1)、使主、从机均进入搭配关系确认工作状态;
(2)、从机B广播一个搭配启动数据包Bd,并在其中放入其MAC,之后从机B进入等待状态;
(3)、主机A在收到搭配启动数据包Bd后,如确认把从机B加入,即发送给从机B的MAC一个搭配回复数据包Ad,并在其中放入从机的MAC、有效监控距离,和在监控模式下主、从机接收对方监控数据包所允许的最大间隔时间;
(4)、从机B在接收到搭配回复数据包Ad后确认其中是自己的MAC并根据监控距离设置收发器的发射功率,从机确认自己已被加入监控群后记住主机的MAC;同时从机发送一个其中放入主机MAC的搭配确认数据包BD至主机A的MAC;
(5)、主机A在接收到回复的搭配确认数据包BD后确认其中是自己的MAC,即建立了主机与该从机的搭配关系。
6.幼儿或宠物走失警告和定位的系统,设有可相互进行无线数据通信的主机和从机,其特征在于:所述的主机设有微处理器MCU,该微处理器与无线个人区域网WPAN或无线局域网WLAN收、发芯片连接,并设有信号输出装置;所述的从机设有微处理器MCU,该微处理器与无线个人区域网WPAN或无线局域网WLAN收、发芯片连接,并设有信号输出装置。
7.根据权利要求6所述的幼儿或宠物走失警告和定位的系统,其特征在于:所述主机的微处理器MCU输入端接有一组输入控制键,输出端接有LCD显示部件、发光二极管LED、扬声器,微处理器设有可根据输入信号强弱而输出不同频率音频信号的输出端,该端与扬声器连接;所述从机的微处理器MCU输入端接有一组输入控制键,输出端接有发光二极管LED和扬声器。
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