CN101021836A - 用于进行动态边界绘图的信息处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

公开了用于进行动态边界绘图的信息处理系统和方法。本发明为位置确定系统提供了自动地并且动态地绘制区域边界的方法。本发明的系统利用信标(“位置确定设备”)来识别设备区域范围(“区域”)的边界和界限，以利用位置确定系统跟踪目标。在区域内分布了信标，它们既用于识别区域边界，也用于标记待跟踪的资产。然后，检测信标位置，并在可视化应用程序中显示出来。可以由三个或更多信标手动地或自动地链接在一起，以确定检测区域。使用信标来确定检测区域边界消除了臆测以及其关联的错误，并会产生实际有效的区域边界。在对现有系统的改进方案中，使用定义区域的信标确保更高的准确性，因为如果一个信标被无意地放在位置确定系统无法利用的地区，则该信标将不会出现在可视化应用程序的显示中，如此将不会被用来创建不正确的区域表示。

Description

用于进行动态边界绘图的信息处理系统和方法

技术领域

本发明广泛地涉及资产跟踪领域，具体来说，涉及位置确定系统中的动态边界绘图领域。

背景技术

计算机系统正在变成资产管理和跟踪中有价值的工具，特别是能够定位规定区域内的资产。由位置确定系统启用的“位置识别”应用程序，可以跟踪规定空间内的雇员、车辆或其他目标。这些位置识别系统在商业企业，以及在某种程度上在个体用户中也变得比较常见。

位置识别系统可以使用各种方法和设备来跟踪人或资产的位置。例如，有源或无源的无线电频率标识(RFID)标记、超宽带标记、无线保真度(Wi-Fi)信标，以及启用全球定位系统(GPS)的移动电话，这些都是允许通过对射频波或类似的机制进行分析对目标的位置进行计算的设备。

在位置识别系统中，常常需要在地图上标出某些用于监视目标位置的区域。例如，在安全监测应用场合中，化学处理工厂的某一地区可以被指定为“危险区域”，要跟踪该区域内的雇员的位置以确保安全。此外，在某些应用场合，可能需要指定“隐私区域”，由于个人隐私原因，对该区域内的人或资产不进行跟踪。指定“安全区域”，如设施的出口附近的区域，可以有助于保护公司资产。如果被监视的资产(如公司投影仪或打印机)进入安全区域，则由一个通知给保安人员发出警告，说明安全区域中存在资产。在另一个可能的应用场合，如果一个证券交易所需要一个给定股票的所有交易都应在离交易站的某一距离内发生，可以在该站的周围规定一个“虚拟区域”，随着时间的推移，交易人相对于该区域的位置被跟踪。当存在这些功能时，在位置识别系统中规定各个区域是费时的人工过程，如此常常容易出错。

定义跟踪区域的一种方法是测量区域的物理空间。在此方法中，人们必须例如利用卷尺对区域边界进行实际测量。其次，用户必须将这些测量值转换为由位置识别系统使用的坐标系统。这是例如通过将一个建筑物的一个拐角作为坐标系统的原点，令X和Y轴平行于建筑物的侧面来实现的。然后，物理测量值被输入到位置识别应用程序中，然后，该应用程序可以检测规定区域内的目标，当被跟踪的物品进入或离开该区域时，执行指定的操作。

第二种方法从所需跟踪区域的平面图或地图的图形计算机显示开始。使用常规的计算机辅助绘图工具，可以在计算机屏幕上描绘出相关的区域。然后，将这些测量值与实物坐标系统关联，并存储在位置识别系统内，在那里，可以用与第一种方法中的物理测量值相同的方式来使用这些测量值。

这两种方法都需要很大的人力。当区域位于缺少墙或其他障碍物的空旷地区时，特别难以准确地进行测量。测量值或绘图错误易于产生，难以检测，并且难以校正。

对于三维(3D)区域来说，难度以及发生错误的可能性会增大。在物理上对空间进行测量并在计算机屏幕上绘制出来是困难的。

因此，需要克服为位置识别系统规定区域的费力并且容易出错的过程。如此，本发明的目的是提供可视化应用程序，能够自动地并且动态地确定一个目标在自动地并且动态地规定的区域内的边界。

发明内容

本发明为位置确定系统提供了自动地并且动态地绘制区域边界的方法。本发明的系统利用信标(“位置确定设备”)来识别设备区域范围(“区域”)的边界和界限，以便利用位置确定系统来跟踪目标。信标分布在区域内，既用于识别区域边界，也用于标记待跟踪的资产。然后，检测信标位置，并在可视化应用程序中显示出来。可以由三个或更多信标手动地或自动地链接在一起，以确定检测区域。使用信标来确定检测区域边界消除了臆测以及其关联的错误，并会产生实际有效的区域边界。在对现有系统的改进方案中，使用定义区域的信标确保更高的准确性，因为如果一个信标被无意地放在位置确定系统无法利用的地区，则该信标将不会出现在可视化应用程序的显示中，如此将不会被用来创建不正确的区域表示。

附图说明

图1显示了其中可以使用根据发明最佳实施方式的系统的环境的表示形式。

图2是根据本发明的计算机软件系统的元件的方框图的例图。

图3是显示了根据本发明的方法的流程图。

图4显示了可以用来实现本发明的一个或多个实施例的可能的位置确定系统的配置。

具体实施方式

尽管下面详细地讨论了本发明的各种实施例，但是，应该理解，本发明提供了可以在多种特定环境中实现的发明构思。所讨论的具体实施例仅仅是说明性实现和使用本发明的具体方式，而不对本发明的范围作出限制。在其他情况下，没有对已知的特征进行详细描述，以免妨碍对本发明的理解。

首先请参看图1，方框图显示了供在本发明的至少一个实施例的位置识别系统中使用的规定区域。在本发明中，区域可以是动态的，也可以是静态的。图1显示了与本发明的至少一个实施例一起使用的位置识别资产监视计算机应用程序的用户界面。尽管图1的界面代表了计算机图形用户界面，但是，可以使用任何显示设备类型来实现本发明。例如，计算机监视器、平板显示器、膝上型计算机、手持计算设备、具有视频显示器的移动电话、头戴式显示设备或全息投影仪等等，都可以是适合用来显示本发明的系统的输出的可视表示设备。

在本发明的一个示范性实施例中，应用程序显示了建筑物(被监视空间140)的平面图，具有由三个或更多定位设备130定义的多个监视区域。定位设备130，也称为信标、标记或定位装置，标记了诸如警告区域120、危险区域100和疏散地区110之类的规定区域的边界。在被监视空间140内，也可以在本发明的图形用户界面(GUI)上显示和监视诸如被标记的资产170和被标记的人150之类的目标的位置。

图1还包括标记有“栅栏160”的区域，显示包含两个被标记的人150。栅栏160显示用于不能正好放在被监视空间140内的物品的可选“等候区”。如果被标记的人150或被标记的资产170位于在任何给定时刻都没有被覆盖的特定位置，可能会发生这种情况。如果近来没有定位到被标记的资产170或被标记的人150，则可以在可选栅栏160中显示出它们的指示符，以便不会错误地表示它们在被监视空间140的显示中的当前位置。栅栏160也可以用来表示“丢失的”资产或人，类似于在某些办公室中看到的“签出”板。如果被标记的人150离开被监视空间140回家，则栅栏160中的显示出的被标记的人150指出该人是不可用的资产。

再次请参看图2，该图显示了本发明的至少一个实施例的系统的总体体系结构。这里，定位设备130和位置服务器220显示了示范性的定位设备确定系统。每一个定位设备130都向位置服务器220提供其位置，对时间信息和已知读取器位置执行几何计算的计算机计算出每一个定位设备130在坐标系统内的位置。

有关定位设备130的位置的信息被转发到本发明的软件应用程序，在那里，它被进行平滑处理，经过过滤，并且如有必要转换为适当的坐标系统。位置信息(标记数据230)通过数据库访问层270存储在数据库275中，用于存档和审核，位置事件250被转发到商业规则评估器290，该评估器根据系统的商业规则，确定是否应该由位置事件250触发专门警告。为适当的坐标系统转换的所有位置事件，被位置状态高速缓存295进行处理，并通过事件服务器280存储在事件数据库285中，以供将来参考。例如，规则可能要求当一个没有经过安全培训的雇员进入危险区域时发出警告。位置事件250，与任何关联的警告一起，通过应用程序服务器298被发送到应用程序客户端GUI 299，然后，后者在设施的平面图的地图上显示出定位设备130的位置。

如果待监视的地区是三维空间(例如，办公大楼的多个楼层)，则需要使用3D位置计算器260(可用于本发明的软件的一个或多个模块，图2中显示了其示例)执行处理3D位置计算所需的运算。

能够支持本发明的位置确定系统可以有多个实施例。在图2中，定位设备130、位置服务器220和位置消息过滤器220代表了位置确定系统。在此实施例中，定位设备130可以是任何类型的标记或其他定位设备，包括上文引用的那些，如无线电应答器、超宽频带(“UWB”)发射器、RFID标记、GPS接收器，或那些本领域技术人员所知道的其他位置确定技术。如上面所列的适合用于实现定位设备130的某些技术每隔一定的时间间隔主动地广播位置信息。在其他技术中，定位设备130是无源的，只有在被驱使的情况下才作出响应。

在本发明的系统中，可以使用有源标记或无源标记，或它们的任何组合。需要使用于定位被标记的资产的标记和用于定位区域边界的标记之间没有区别。可以在诸如墙之类的静态边界中放置标记，也可以在诸如浮动定位设备之类的动态边界上放置标记，它会将其位置报告给位置服务器220。图1描述了这样的实施例。

在本发明的某些实施例中，标记技术可能需要系统包括能够确定标记位置的标记读取器。图4显示了使用这样的标记技术的位置确定系统。这里至少使用了三个标记读取器440来检测标记410的位置。每一个标记读取器440都将每一个标记410的标识和检测的时间报告给位置服务器220。通过区域定义过程中执行的预先的注册过程，本发明的系统知道每一个标记读取器440的位置。如此，在给定至少三个标记读取器440的输入的情况下，本发明可以进行三角测量，以确定标记410在被监视空间140内的绝对坐标，并将它显示在应用程序客户端图形用户界面(“GUI”)299中。如此，在这样的实施例中，标记410满足了定位设备130的功能。

为便于这样的说明，将使用上一段中所描述的标记实施例来说明本发明，将标记等同为定位设备130。然而，这里没有任何东西将本发明只限制于一种标记技术类型，可以在本发明中自由地混合各种技术。此外，那些本领域技术人员将理解，这里的说明书和权利要求书也包含了其他标记技术。

一旦向系统注册，就确定了静态定位设备130的位置，并使位置消息过滤器240知道，并在适当的时候使位置状态高速缓存295知道。接下来，可以规定相对于被监视空间140的区域边界，要么自动地计算，要么通过人工过程，如使用诸如本领域技术人员所熟知的点击之类的技术，与计算机应用程序显示器进行交互，来向系统注册。

在相对于静态定位设备130规定区域之后，可以确定关于这些区域的业务规则。位置消息过滤器240可以用来过滤静态标记的位置，阻止标记数据230生成针对静态标记的位置事件250。对于附着于被标记的人150和被标记的资产170的标记，位置消息过滤器240通过数据库访问层270将位置事件250传递到数据库275。然后，将位置事件250传递到业务规则评估器290。取决于被触发的规则，系统可以生成事件291，供存储在事件数据库285，后者将标记的位置的变化传递到应用程序服务器298，该服务器将向应用程序客户端GUI 299提供信息。

在图1中，通过应用程序客户端GUI 299，相对于建筑物平面图，显示了建筑物中的被标记的资产170和被标记的人150的位置。每一个被标记的人150和被标记的资产170都基于在被监视空间140中的其实际位置并相对于该位置与GUI界面上的位置(坐标)关联。例如，警告区域120中的四个角中的每一个角都包含定位设备130，定义了正方形警告区域。对于平行四边形形状的危险区域100，以及矩形的疏散地区110，也是同样。如本领域技术人员所理解的，可能需要三个或更多定位设备来定义平面的封闭空间，需要四个或更多定位设备来定义体积封闭的空间。

作为本发明的再一个特征，定位设备130可以进一步包括环境传感器，如针对温度、毒气或放射性物质的传感器。这样的传感器可以用来检测例如计算机机房中的高温。

当某些目标经过区域边界时或在区域的内部或者外部检测到某些目标时，本发明的系统可以发出警告或通知。通知的类型将取决于与该特定区域关联的业务规则。当可以与定位设备130关联的环境或其他传感器检测到定义的区域内的某些状态时，本发明的系统也可以发出警告。在动态边界示例中，在定义的区域的周围或该区域内检测到危险品，如毒气、放射性物质或辐射时，则该区域可以动态地被定义为危险区域100，使系统基于与危险区域关联的业务规则，发出适当的警告。

由于本发明的系统内的边界标记可以在被监视时在被监视空间140里面移动，正如资产和人标记可以移动那样，边界标记可以动态地定义一个区域的新的边界。这是对当前技术的改进，可以更好地对目标位置进行监视。例如，如果由打算监视漏油的浮动定位设备130定义危险区域100并且定位设备130随海流承载，危险区域100将是由动态边界定义的区域。边界由定位设备130的当前位置监视，而定位设备130由本发明的计算机应用程序实时监视。动态边界应用的另一个示例是对随风飘浮的毒气或放射性气体的监视，其中，由天气气球携带的定位设备130将随着定义了动态危险区域100的气体移动。

本发明还设想到单位希望在被监视空间140内定义隐私区域。可以建立这样的区域，以保护雇员的隐私或资产的安全。在这些区域中，被标记的人或资产将不会出现在用户界面显示器上。隐私区域的一个示例是休息室。隐私区域的另一个实施例可以是这样的区域：使用分层的访问模型限制位置信息，以便只有拥有给定权限或安全级别的雇员才能访问该区域内的资产跟踪信息。这样的系统可以用来保护交易秘密，获得信息，提供雇员隐私，保护保密数据，隐藏很有价值的资产，或保护任何其他需要对资产位置信息有多个访问级别的实施。

在本发明的至少一个实施例中，最好定义很多区域，如遇到紧急情况时雇员将疏散的危险的地区和安全地区。优选情况下，将休息室定义为不监视跟踪的隐私地区。在计算机屏幕上可选地显示了与给定平面图关联的区域，重叠在平面图上。

图3显示了本发明的至少一个实施例的可能的运行时逻辑体系结构。在此实施例中，有源标记不只是用于识别目标以及其位置，而且还用于创建定义了待监视其中的事件的多边形区域。这些边界可以是静态的，如建筑物的拐角，也可以是动态的，以致于它们实时地变化，区域的关联的可视化图像也随着实时监视的事件的指示实时地变化。

在步骤301中，边界定位设备(定位设备130)可以放在被监视空间140中。例如，可以在漏油的周围放置浮动的有源标记装置。在步骤305中，定位设备130将位置数据传输到本发明的系统。在步骤310中，接收数据，然后，在步骤320中，将数据发送给计算设备，以计算区域的边界。每一个定位设备130的位置都变成定义多边形的区域的周边上的一个点。在步骤330中，区域信息可以存储在事件数据库285中，供以后进行事件关联。一旦定义了区域，并向系统注册，如在步骤340中，预定为目标标记的定位设备130被放置在它们的关联的目标中。目标可以是被标记的人150或被标记的资产170，或待跟踪的任何其他目标。在步骤345中，与被标记的人150和被标记的资产170关联的定位设备的位置信息被发送到事件计算关联步骤350，该步骤也获得存储的区域多边形数据。在步骤350中，就目标是在任何定义区域内部还是在外部作出判断。在优选实施例中，这是通过被称为“多边形中的点”的计算来完成的。最后，在步骤360中基于规则集中的满足的规则，处理事件291。如果满足了一个规则，则可以由系统发出警告，并可以显示在GUI299上。如果标记区域边界的位置设备130移动，那么，系统通过重新进入步骤320动态地重新计算边界区域，并重复步骤350中的事件关联的重新计算。类似地，定位设备位置数据可以变化，导致再进入步骤345。这样的变化也可以导致步骤350中的事件关联的重新计算。

下表提供了当评估位置事件250时可能触发的业务规则的示例。

规则	触发事件
		不进入	当标记进入区域时发生
不退出	当标记离开区域时发生
		太多	当达到计数阈值时发生
不足	当(在某个时间帧内)没有达到计数阈值时发生
		太近	当标记彼此太接近时发生-例如，焊工与气罐
太远	当标记彼此太远时发生-例如，游客与陪同者
		良好的混合	当标记以正确的比率混合时发生-例如，人与设备
坏的混合	当标记以不正确的比率混合时发生
		时间太长	当达到时间阈值时发生
时间太短	当达到时间阈值时发生
		过高	当标记超过z阈值(区域的第3维)时发生
过低	当标记超过z阈值(区域的第3维)时发生
		太快	当超过速度阈值时发生
太慢	当超过速度阈值时发生

本发明预想的可能的应用包括但不仅限于：

·连续地跟踪特定定位设备，如附着于一个企业内、甚至跨供应链的产品箱或货盘的特定定位设备；

·在码头接货，将传入的标记流对照预先定义的列表匹配，并打印核对收条；

·监视可能会从输送带中掉下的产品。此应用将要求规则测试不发生事件序列，以及要求沿着输送带放置多个标记读取器；

·监视否则可能会误放到不希望的位置(仓库)的易腐货物；

·检测零售店的盗窃情况，在此情况下，如果在商店出口处检测到被标记的物品，但在付款柜台处没有预先检测到该物品，则系统可能发出警报；

·自动监测货盘标记关联：在具有多个箱子的货盘被推过包装站中的标记读取器的情况下，业务规则评估器可以监视附着于箱子和附着于货盘上的标记的定位设备位置的序列变化情况，将箱子与货盘关联，并允许对每一个箱子相对于货盘的位置进行自动监测。

如此，已经描述了，能够自动地并且动态地确定一个目标在自动地并且动态地规定的区域内的边界的系统和可视化应用程序。尽管这里所描述的内容是目前被认为是一个或多个优选实施例，但是，那些本领域技术人员将理解，在不偏离这里的权利要求中所阐明的本发明的精神的情况下，可以进行其他修改。

Claims (19)

1.一种信息处理系统，包括：

多个定位设备；

至少一个能够确定所述多个定位设备中的每一个相对于坐标系统的位置的接收器；

耦接到所述接收器的用于存储所述位置的数据存储器；

可视表示设备，耦接到所述数据存储器并被编程为可视地描述所述多个定位设备相对于所述坐标系统的位置；以及

联接所述定位设备中的至少三个的所述位置以定义至少一个监视区域以便通过所述可视表示设备进行描述的方法。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

用于向所述系统注册至少一个定位设备的方法。

3.根据权利要求2所述的系统，进一步包括：

用于描述向所述系统注册的所述至少一个定位设备并且其相对于所述坐标系统的位置对所述系统不可用的等候区的可视表示。

4.根据权利要求2所述的系统，进一步包括：

定义至少一个私有监视区域的方法，其中，位于所述私有区域中的所述至少一个定位设备的所述位置通过所述可视表示设备不可用。

5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：

允许对有关位于所述私有区域中的所述多个定位设备的信息进行分层的访问的方法。

6.根据权利要求1所述的系统，进一步包括耦接到所述接收器的能够区别静态与非静态定位设备的过滤器。

7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

耦接到所述数据库并且能够在所述至少一个定位设备的所述位置满足所述系统的至少一个规则时触发通知的规则处理器。

8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

将所述监视区域边界与条件要求关联的方法。

9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述条件要求随着时间改变所述边界在所述坐标系统内的所述位置。

10.根据权利要求7所述的系统，其中，所述条件要求在空间方面改变所述边界在所述坐标系统内的所述位置。

11.根据权利要求7所述的系统，其中，所述条件要求根据所述满足的规则，改变所述边界在所述坐标系统内的所述位置。

12.用于进行动态边界绘图的方法，包括：

将多个定位设备放置在被监视空间内；

确定被监视空间相对于坐标系统的边界；

计算在如所述多个定位设备中的至少三个所定义所述被监视空间内封闭空间的区域；

识别与所述多个定位设备中的第一定位设备关联的目标；

确定所述目标是否在所述区域的区域边界内；

显示所述标识的目标在所述被监视空间内相对于所述坐标系统的位置的可视表示。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个定位设备中的至少一个是从下列各项构成的组中选出来的：无线电应答器、超宽带发射机、无线电频率识别设备，以及全球定位系统接收器。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述多个定位设备中的至少四个的位置定义了体积封闭的空间。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述目标是被标记的人。

16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述区域的类型是从下列各项构成的组中选出来的：警告区域、疏散区域、危险区域、安全区域和隐私区域。

17.根据权利要求12所述的方法，所述多个定位设备中的至少一个进一步包括环境传感器。

18.根据权利要求12所述的方法，进一步包括：

当所述目标穿过区域边界时，对规则进行处理；以及

当所述穿过满足所述处理过的规则中的至少一个规则时，发出通知。

19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：

当来自所述环境传感器的一个读数满足所述处理过的规则中的至少一个规则时，发出通知。

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