CN105554688A - 一种定位系统及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信标设备，其配置为一个自动模式切换的蓝牙信标，可以发射定制的无线广播，并在iBeacon基站模式和Eddystone基站模式之间自动地周期性地切换，信标广播范围内的移动终端能够监测到所述信标，并启动特定应用程序提醒用户监测到该信标。本发明提供了一种定位系统及方法，通过低功耗蓝牙硬件设备、移动终端、APP软件以及互联网的协同配合，可以让个人借助网络社区所有用户的移动终端对信标设备进行监测，极大提高搜寻成功几率。

Description

一种定位系统及应用方法

技术领域

本发明涉及无线通信及移动互联网领域，尤其涉及一种定位系统及应用方法。

背景技术

随着生活节奏的不断加快，作为家庭主体的中青年人往往忽视对老人和儿童的看护，因而走失问题频频发生，给家庭和社会带来一系列严重问题。另外，贵重物品的丢失也常常见诸媒体网络，令人焦虑。所以，人们想更好地监控老人、儿童和贵重物品的位置，确保他们在可知晓的安全范围之内，在丢失之后能尽快寻回。

目前市场上出现了若干针对老人和儿童的定位手表产品，或针对物品的电子防丢器，但这些产品往往因为设计和成本上的问题，并不能达到预期效果。比如定位手表，其操作复杂，老人孩子不懂如何使用；体积大，佩戴明显，容易被不法分子发现并拆卸破坏，导致搜寻线索中断；功耗大，需要经常充电；价格昂贵，很多家庭承受不起等。而电子防丢器一般通过检测与手机的无线信号强弱和通断关系而进行声光报警，且只有几米到几十米的距离，应用场景十分有限。因此迫切需要一种技术手段，能够更好地解决上述问题。

苹果公司在2013年9月在低功耗蓝牙(BluetoothLowEnergy，BLE)技术基础上发布了iBeacon协议，并应用于IOS7移动终端上，其原理是配备有通信功能的iBeacon基站设备向周围发送特有格式的广播信息，接收到该广播信息的移动终端上的应用软件会根据该信息采取一些行动。iBeacon广播信息包括以下内容：通用唯一识别码(UniversallyUniqueIdentifier，UUID)，16字节，用以标识一个或多个iBeacon为特定类型或特定组织；Major，2字节，用以将具有相同proximityUUID的iBeacon基站组织联系起来；Minor，2字节，用以区分proximityUUID和Major相同的iBeacon基站。

由于iBeacon协议是主要面向IOS系统，在Android操作系统上的应用会有一些限制。为了对抗iBeacon技术，谷歌公司在2015年7月发布了Eddystone协议，应用在Android操作系统上，IOS通过链接库文件也可以使用。该协议具有开源、跨平台和支持多种框架类型等特点，它也具有类似iBeacon的UUID通用唯一识别码，同样是32字节的标志，用于将全世界的所有信标区分开来，通过识别不同的UUID，相应设备上的APP就可以知道目前所处的位置或者该标识所暗含的其他信息。

采用基于iBeecon和Eddystone技术的信标设备，配合智能终端和互联网，可以更好地解决老人、儿童和物品的定位问题，有其他方式所没有的优点：①智能终端接入搜寻网络后形成分布式的监测网络探测信标设备，个人能借助他人的移动终端进行监测和搜寻，②信标设备不需要操作，自动向周围广播设备信息，③功耗低，纽扣电池供电可用数月甚至数年，④体积小，可以隐藏佩戴在衣物鞋帽箱包之中，⑤结构简单，性能可靠，成本低。

发明内容

本发明提供了一种定位系统及应用方法，以解决老人、儿童或物品的定位问题。

本发明系统包括信标设备、移动终端、APP软件、网络服务器，其中：

所述信标设备，其配置为一个低功耗蓝牙信标，并周期性发射定制的广播信息，在信标广播范围内的移动终端能够监测到所述信标，并启动特定应用程序提醒用户监测到该信标，其中，

所述蓝牙信标配置成在iBeacon基站或Eddystone基站两种模式之间自动地周期性地切换；

所述蓝牙信标消息内包括与所述特定应用程序对应的通用唯一标识符UUID，用于所述移动终端监测到信标后启动特定应用程序提醒用户，所述通用唯一标识符在同一台设备上iBeacon模式下和Eddystone模式下是相同的；

作为优选，所述信标设备包括低功耗蓝牙模块、微控制器和供电模块。

所述移动终端的操作系统为IOS7.1及以上版本，或Android4.3及以上版本。

所述APP软件包括信标注册模块、定位请求管理模块、信标监测模块、信息处理模块，其中，

所述信标注册模块用于控制绑定或解除APP软件用户ID和信标设备UUID的对应关系，以及信标设备的入网许可；

所述定位请求管理模块用于向网络服务器发送设备定位请求、同步定位请求信息、返回监测结果；

所述信标监测模块用于监测需要定位的信标设备；

所述信息处理模块用于从终端获取时间信息和所在地理位置信息，并同监测到的信标设备UUID信息打包成监测结果信息。

所述网络服务器包括，用户ID数据库、注册设备数据库、定位管理中枢模块、监测结果管理模块，其中，

所述用户ID数据库和注册设备数据库有关联关系；

所述定位管理中枢模块用于接收用户的定位请求和取消请求信息，并广播给接入网络的移动终端；

所述监测结果管理模块用于接收监测结果信息，并转发给请求发起的移动终端。

本发明提供的定位系统包括以下运行步骤：

步骤1：信标设备周期性发送蓝牙信标消息；

步骤2：移动终端A上安装的APP软件监测到蓝牙信标消息，绑定一台或多台信标设备，蓝牙信标消息为iBeacon协议广播信息或Eddystone协议广播信息，绑定不需要进行配对，终端只需要通过APP软件获取信标设备UUID信息，并在网络服务器上注册该设备UUID与用户ID的关联关系；本终端只监测与用户ID绑定的信标设备，以及服务器广播的请求搜寻的信标设备；

步骤3：移动终端A上的APP软件发送设备定位请求到网络服务器，设备定位请求包括用户ID信息、设备UUID信息、物品类型、物品名称、丢失时间、描述信息等；

步骤4：网络服务器更新云端的定位请求数据库；

步骤5：网络服务器将新增加的设备定位请求广播到接入该网络的移动终端；

步骤6：所有接入所述网络服务器的移动终端上安装的APP软件根据收到的定位请求更新要监测的设备信息到本地数据库，开始监测该信标设备；

步骤7：信标设备周期性广播信标消息，进入接入网络服务器的某移动终端B的监测范围；

步骤8：所述移动终端B监测到所述信标设备广播的信标消息，触发APP软件，并从移动终端B获取时间信息和地理位置信息；

步骤9：移动终端B上安装的APP软件将所述时间、地理位置信息和监测到的信标设备UUID信息打包成监测结果信息，发送到网络服务器；

步骤10：网络服务器更新监测结果信息数据库，并发送监测结果到移动终端A；

作为优选，步骤10进一步包括：

步骤11：移动终端A确认找到所述信标设备，发送定位成功信息给网络服务器；

步骤12：网络服务器更新定位请求数据库；

步骤13：网络服务器广播取消对所述设备的定位请求；

步骤14：接入网络的所有终端更新监测设备信息本地数据库，取消对本设备的定位监测。

本发明一种定位系统及应用方法具有以下优点：

(1)移动终端为智能手机或平板等，用户基数大，方便实现更大密度的监测网络；

(2)移动终端接入网络服务器后形成分布式的监测基站搜寻信标设备，个人能借助网络社区所有用户的移动终端进行监测，极大提高搜寻成功几率；

(3)信标设备不需要操作，自动向周围广播设备信息，使用简单；

(4)信标设备功耗低，纽扣电池供电可使用数月甚至数年，避免频繁充电烦恼；

(5)信标设备体积小，可以灵活佩戴在衣物鞋帽箱包之中，隐蔽性好；

(6)信标设备结构简单，性能可靠，成本低廉，便于推广；

(7)信标设备通过iBeacon模式和Eddystone模式的切换，能更好地兼容IOS和Android操作系统，大大增加终端覆盖范围；

附图说明

图1为本发明实施例的信标设备的整体结构图；

图2为本发明实施例的定位系统示意图；

图3为本发明实施例的APP软件架构示意图；

图4为本发明实施例的网络服务器架构示意图；

图5为本发明实施例的定位系统工作流程示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

本发明实施例的一种信标设备，其配置为一个自动模式切换的蓝牙信标，可以在iBeacon基站模式和Eddystone基站模式之间自动地周期性地切换，并周期性发射定制的信标广播，在信标广播范围内的移动终端能够监测到所述信标，并启动特定应用程序提醒用户监测到该信标。其中，同一台设备上在iBeacon模式下和Eddystone模式下是相同的。移动终端设备可以为配备移动智能操作系统的智能终端，包括手机、平板等，且操作系统为IOS7.1及以上版本，或Android4.3及以上版本。

图1为本发明实施例的信标设备的整体结构图。如图1所示，本发明实施例的信标设备，包括低功耗蓝牙模块、微控制器和供电模块，其中：

低功耗蓝牙模块，其配置有执行低功耗蓝牙通信协议的蓝牙控制芯片和天线，以接收和发射蓝牙信号；

微控制器配置为控制所述信标设备的工作模式切换，并在信标设备切换到iBeacon模式时，根据iBeacon协议的数据流格式定制信标广播数据，然后按照预设频率对外广播设定时间长度的信标消息，在信标设备切换到Eddystone模式时，根据Eddystone协议的数据流格式定制信标广播数据，然后按照预设频率对外广播设定时间长度的信标消息。

作为一种改进，供电模块为内置于信标设备内的纽扣电池；或者供电模块为内置于信标设备内的可充电锂电池；或者供电模块为与外部电源对接的供电接口。由于本发明智能硬件设备功耗极低，还可以通过太阳能电池或其他电源供电，这并非本发明重点，不再赘述。

本发明提供了一种定位系统，采用如上的信标设备，并包含移动终端、APP软件、网络服务器等，其应用方法如图5所示，包括如下步骤：

步骤1：信标设备周期性发送蓝牙信标消息；

步骤2：移动终端A上安装的APP软件监测到蓝牙信标消息，绑定一台或多台信标设备，蓝牙信标消息为iBeacon协议广播信息或Eddystone协议广播信息，绑定不需要进行配对，终端只需要通过APP软件获取信标设备UUID信息，并在网络服务器上注册该设备UUID与用户ID的关联关系；本终端只监测与用户ID绑定的信标设备，以及服务器广播的请求搜寻的信标设备；

步骤3：移动终端A上的APP软件发送设备定位请求到网络服务器，设备定位请求包括用户ID信息、设备UUID信息、物品类型、物品名称、丢失时间、描述信息等；

步骤4：网络服务器更新云端的定位请求数据库；

步骤5：网络服务器将新增加的设备定位请求广播到接入该网络的移动终端；

步骤6：所有接入所述网络服务器的移动终端上安装的APP软件根据收到的定位请求更新要监测的设备信息到本地数据库，开始监测该信标设备；

步骤7：信标设备周期性广播信标消息，进入接入网络服务器的某移动终端B的监测范围；

步骤8：所述移动终端B监测到所述信标设备广播的信标消息，触发APP软件，并从移动终端B获取时间信息和地理位置信息；

步骤9：移动终端B上安装的APP软件将所述时间、地理位置信息和监测到的信标设备UUID信息打包成监测结果信息，发送到网络服务器；

步骤10：网络服务器更新监测结果信息数据库，并发送监测结果到移动终端A；

作为优选，步骤10进一步包括：

步骤11：移动终端A确认找到所述信标设备，发送定位成功信息给网络服务器；

步骤12：网络服务器更新定位请求数据库；

步骤13：网络服务器广播取消对所述设备的定位请求；

步骤14：接入网络的所有终端更新监测设备信息本地数据库，取消对本设备的定位监测。

以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步详细说明。

参照图2，本实施例中，移动终端201为I0S智能手机，系统版本为I0S7.1，移动终端202为Android智能手机，系统版本为Android5.0，信标设备为穿戴在身上的防丢手环203。手机中安装有监测信标广播的APP软件，其软件架构如图3所示，且该软件上有接入网络服务器204的入口，网络服务器204的架构如图4所示。

本实施例工作流程如下：

儿童佩戴的防丢手环203周期性地向周围发送蓝牙信标消息，开始位于父母的移动终端201附近，移动终端201监测到该消息并获取UUID，通过APP软件在网络服务器上与儿童ID进行绑定。

当儿童佩戴着防丢手环203离开父母的安全范围时，父母可通过移动终端201用户可发送定位请求到网络服务器，说明个人儿童ID信息、设备UUID信息、物品类型、物品名称、丢失时间以及其他描述信息等。网络服务器204更新云端的定位请求数据库，将该定位请求广播到接入该网络的所有移动终端，各移动终端APP更新监测设备信息到本地数据库，开始监测该防丢手环203。

当儿童佩戴着防丢手环203进入某路人的移动终端202的监测范围时，移动终端202会自动触发APP，并通过基站定位或GPS定位方式获取位置信息。路人通过移动终端202的APP发送监测到的防丢手环203的UUID、时间、地点等信息到网络服务器204。网络服务器204更新监测结果信息数据库，并发送监测结果到移动终端201告知儿童的父母。

儿童父母确认找到后，返回定位成功信息给网络服务器204，网络服务器204广播取消设备定位请求。各移动终端包括移动终端202，更新监测设备信息本地数据库，取消对防丢手环203的监测。

其中，设备UUID与移动终端中特定的应用程序对应，其中IOS的移动终端版本在7.1及以上，Android的移动终端版本在4.3及以上，移动终端系统根据信标广播触发应用程序均为现有公知技术，不予赘述。

本实施例不需要信标设备和移动终端进行蓝牙绑定，信息处理都由APP软件配合网络服务器完成，方便快捷。

类似的，用户还可以通过相同的方式实现物品、宠物等的防丢与搜寻管理等服务。

与现有技术相比，本发明的信标设备及定位系统有如下有益效果：无需老人和儿童操作，自动向周围广播设备信息；功耗低，体积小，成本低廉，佩戴隐蔽性好；移动操作系统兼容好，终端覆盖范围大；可以让个人借助网络社区所有用户的移动终端监测和搜寻走失人员，极大提高搜寻成功几率。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种信标设备，其特征在于，其配置为一个自动模式切换的低功耗蓝牙信标，可以周期性发射定制的信标广播，并在iBeacon基站模式和Eddystone基站模式之间自动地周期性地切换，在信标广播范围内的移动终端能够监测到所述信标，并启动特定应用程序提醒用户监测到该信标，其中，

所述蓝牙信标消息内包括与所述特定应用程序对应的通用唯一标识符UUID，用于所述移动终端监测到信标后启动特定应用程序提醒用户，所述通用唯一标识符，同一台设备上在iBeacon模式下和Eddystone模式下是相同的；

所述移动终端的操作系统为IOS7.1及以上版本，或Android4.3及以上版本。

2.根据权利要求1所述的信标设备，其特征在于，包括低功耗蓝牙模块、微控制器和供电模块，其中，

所述低功耗蓝牙模块，其配置有执行低功耗蓝牙通信协议的蓝牙控制芯片和天线，以接收和发射蓝牙信号；

所述微控制器，配置为控制所述信标设备的工作模式切换，并在所述信标设备切换到iBeacon模式时，根据iBeacon协议的数据流格式定制信标广播数据，然后按照预设频率对外广播设定时间长度的信标消息，在所述信标设备切换到Eddystone模式时，根据Eddystone协议的数据流格式定制信标广播数据，然后按照预设频率对外广播设定时间长度的信标消息。

3.根据权利要求2所述的信标设备，其特征在于，所述供电模块为内置于所述信标设备内的纽扣电池；或者所述供电模块为内置于所述信标设备内的可充电锂电池；或者所述供电模块为与外部电源对接的供电接口。

4.一种定位系统，其特征在于，包含如权利要求1至3中任一项所述的信标设备，以及移动终端、APP软件、网络服务器，其中，

所述APP软件，其特征在于，包括信标注册模块、定位请求管理模块、信标监测模块、信息处理模块；所述信标注册模块用于控制绑定或解除APP软件用户ID和信标设备UUID的对应关系，以及信标设备的入网许可；所述定位请求管理模块用于向网络服务器发送设备定位请求、同步定位请求信息、返回监测结果；所述信标监测模块用于监测需要定位的信标设备；所述信息处理模块用于从终端获取时间信息和所在地理位置信息，并同监测到的信标设备UUID信息打包成监测结果信息；

所述网络服务器，其特征在于，包括用户ID数据库、注册设备数据库、定位管理中枢模块、监测结果管理模块；所述用户ID数据库和注册设备数据库有关联关系；所述定位管理中枢模块用于接收用户的定位请求和取消请求信息，并广播给接入网络的移动终端；所述监测结果管理模块用于接收监测结果信息，并转发给请求发起的移动终端。

5.根据权利要求4所述的定位系统，其应用方法包括以下运行步骤：

步骤1：信标设备周期性发送蓝牙信标消息；

步骤2：移动终端APP监测到蓝牙信标消息，绑定一台或多台信标设备，蓝牙信标消息为iBeacon协议广播信息或Eddystone协议广播信息，绑定不需要进行配对，终端只需要通过APP软件获取信标设备UUID信息，并在网络服务器上注册该设备UUID与用户ID的关联关系；本终端只监测与用户ID绑定的信标设备，和服务器广播的请求搜寻的信标设备；

步骤3：移动终端发送设备定位请求到网络服务器，设备定位请求包括用户ID信息、设备UUID信息、物品类型、物品名称、丢失时间、描述信息等；

步骤4：网络服务器更新云端的定位请求数据库，

步骤5：网络服务器将新增加的设备定位请求广播到接入该网络的移动终端；

步骤6：移动终端APP更新监测设备信息到本地数据库，开始监测该信标设备；

步骤7：信标设备周期性广播信标消息，进入终端B监测范围；

步骤8：终端B监测到所述信标设备蓝牙信标消息，自动触发APP，并通过基站定位或GPS定位方式获取位置信息；

步骤9：用户B通过APP发送监测到所述防丢失信标的信息到服务器；

步骤10：网络服务器更新监测结果信息数据库，并发送监测结果到移动终端A。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，运行步骤10进一步包括：

步骤11：移动终端A确认找到，发送定位成功信息给网络服务器；

步骤12：网络服务器更新定位请求数据库；

步骤13：网络服务器广播取消设备定位请求；

步骤14：更新监测设备信息本地数据库，取消监测。