CN106680853A - 一种基于非网络服务器平台的定位装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于非网络服务器平台的定位装置及其工作方法。本发明所述基于非网络服务器平台的方法，即可通过对硬件和软件的定制，实现用户安全可控的私有服务平台，也可仅利用公共网络的数据传输服务，实现控制终端(家用PC，或智能机)对受控端即智能设备端的通信以及对受控端设备的控制。

Description

一种基于非网络服务器平台的定位装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种基于非网络服务器平台的定位装置及其工作方法，属于位置服务系统的技术领域。

背景技术

近年来，智能手表、智能手环、智能手机等智能设备逐渐走入我们的生活，极大的方便了我们的生活。这些智能设备上大都集成定位功能，可通过GPS、移动网络等实现对设备的定位，并将位置信息上传至网络服务器，用户可通过该服务器查看指定设备的位置的信息，实现对设备载体(老人、儿童、车辆等)的安全管控。典型产品有360儿童卫士以及众多山寨产品等。

这些智能设备将位置信息上传至网络服务器上，存在一定的安全隐患，如果客户信息保存不当，造成泄露，容易被犯罪分子利用。除了安全隐患外，使用公用服务平台，用户的服务可能无法得到长久的支持；如某些平台需要定期支付服务费用，一旦欠费，客户将被停止服务；厂商出现经营问题，出现破产等问题，也会无法继续提供服务，智能设备将成为摆设。

鉴于上述问题，改进位置服务模式，摆脱对厂商公共服务平台的依赖，研制新的位置服务系统具有现实意义。

为了摆脱对厂商平台的单一信赖，用户可利用家用电脑或通过购买虚拟主机等方式架设私有服务平台，架设安全可控的私有服务平台。该方案虽然具有无软、硬件开发风险，只需提供私有平台架设的整体方案，对软件和硬件的集成等优点，但存在诸多的不足。首先，对终端用户的要求高；该方案的平台服务器完全由终端用户来运行维护，对用户的要求较高，家用电脑长时间运行可靠性不高，一旦出现问题，用户数据有丢失的风险，且增加售后工作量，增加了运营成本。第二，终端用户投入较高；为保系统持持续运行，用户需申请域名、购买DDNS服务，两项支出每年至少200元人民币，加上购买平台的费用、服务器运行的电费等，每年的费用超过并购买设备的费用。第三，硬件定制会增加运营风险。一旦上游OEM厂商出现经营问题或产品质量问题，后续产品无法保证，而自主研制硬件不仅时间较长，且投入巨大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于非网络服务器平台的定位装置。

本发明还提供一种上述定位装置的工作方法。

术语说明：

GIS：地理信息系统(Geographic Information System或Geo－Informationsystem，GIS)有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

本发明的技术方案为：

一种基于非网络服务器平台的定位装置，包括上位机和下位机；上位机内设置有主控程序，主控程序集成有GIS；下位机内设置有守护程序，守护程序以系统服务的方式运行；主控程序和守护程序之间通过电子邮件进行通信。

守护程序，主要实现精确定位、位置报告、根据下位机指令实现接打电话、收发短信、录音录像、告警等功能，实现对终端持有者的全面管护。以上部分功能可能需要Root权限。该程序运行于基于安卓系统的智能手表、智能手机等设备上。

主控程序集成GIS，根据守护程序上传位置信息，直观地显示管护对象的位置，并实现向守护程序发送指令，与守护程序一起实现对管护对象的全面管护。

优选的，主控程序和守护程序之间进行通信的电子邮件经过加密处理。加密设置保证敏感数据在传输过程的安全。

优选的，所述守护程序基于安卓系统开发。

优选的，主控程序为安卓版本或者基于Windows系统的PC版。

优选的，所述下位机内还设置有获取环境声音的麦克风、GPS定位模块、获取WIFI信息的ESP-8266、获取道路雷达信息的微波雷达感应模块。

进一步优选的，所述微波雷达感应模块为ANW雷达模块或者AUTOWAVE雷达模块。

优选的，所述下位机内还设置有SIM808基站定位模块。SIM808基站定位模块实现基站定位功能，获得基站定位信息。

一种上述定位装置的工作方法，包括步骤如下：

1)上位机控制下位机开启；

2)上位机读取下位机数据，所述下位机数据包括，GPS位置信息、周边Wifi信息、环境声音和道路雷达信息；所述周边Wifi信息包括，周边Wifi标签信息、Wifi标签对应的Wifi信号检测强度信息；

3)上位机通过读取的下位机数据对下位机进行定位和对下位机所处环境进行监控。

优选的，上位机对下位机进行定位的具体方法为：

A1、通过周边Wifi信息锁定区域：

根据自由空间传播损耗公式：Lbs＝32.45+20lgF+20lgD可知：

P1-32.45+20lgF+20lgD＝P2,其中，P1为Wifi标签对应的Wifi信号发射强度，P2为Wifi标签对应的Wifi信号检测强度，F为Wifi标签对应的Wifi信号发射功率，D为Wifi标签对应的Wifi发射天线的位置与检测位置之间的距离；通过两个以上的周边Wifi信息，锁定管护对象所处区域；其中，Wifi标签对应的Wifi信号发射强度P1、Wifi标签对应的Wifi信号发射功率F为事先保存在上位机的数据或者通过第三方数据库获取的数据，均为已知数据。

每一个wifi信号所确定的范围是一个圆型，通过三个或多个圆形范围，找出三个或多个圆形相交的重叠区域。

A2、通过GPS位置信息进一步定位：

上位机利用GPS位置信息，在管护对象所处区域内进一步确定管护对象所处位置。

进一步优选的，上位机对下位机进行定位的方法，还包括通过道路雷达信息进行定位的步骤：

B1、所述微波雷达感应模块采集下位机在移动过程中遇到的每个道路固定雷达热点的道路固定雷达信息；所述道路固定雷达信息包括，微波雷达感应模块监测到道路固定雷达热点的时刻、道路固定雷达的频点和微波雷达感应模块监测到道路固定雷达热点的持续时间；

B2、计算每个道路固定雷达热点与第一个道路固定雷达热点出现的时间差；将每个道路固定雷达热点的道路固定雷达信息和每个道路固定雷达热点与第一个道路固定雷达热点出现的时间差上传给上位机；

B3、道路固定雷达的频点与道路雷达频点库中的频点进行匹配，根据城市雷达的分布图确定管护对象所处区域；

B4、通过GPS位置信息，进一步确定管护对象所处位置；

B5、重复步骤B1-B4，获得多个时间点管护对象所处位置，结合城市雷达分布图，确定管护对象走过的距离，估算管护对象的移动速度，确定管护对象的移动路径。

再进一步优选的，所述步骤B5之后还包括管护对象移动方式的步骤；管护对象移动方式包括，乘车或者步行。

再进一步优选的，道路固定雷达的频点与道路雷达频点库中的频点进行匹配的方法为模式匹配；假设道路固定雷达的频点P、道路雷达频点库中的频点T是待查找的字符串，从T中找出与道路固定雷达的频点P相同的所有子串，道路固定雷达的频点P称为模式，道路雷达频点库中的频点T称为目标；如果道路雷达频点库中的频点T中存在一个或多个模式为道路固定雷达的频点P的子串，则给出该子串在道路雷达频点库中的频点T中的位置，匹配成功；否则匹配失败。模式匹配是数据结构中的字符串中的一种基本运算，给定一个子串，要求在某个时间中找出与该子串相同的所有子串，这就是模式匹配。

道路雷达的频点不可能固定一致；通过下位机对道路固定雷达的频点进行采集，然后与道路雷达频点库中的频点进行匹配，因为每个道路雷达的频点不同，根据建立的道路雷达频点库和城市雷达的分布图，结合GPS定位信息，可以估测到下位机的位置。

本发明中，对于城市的道路可以通过自行测试，或与交通，交警部门沟通获取城市雷达分布图；根据雷达的频点与库中道路雷达的频点进行匹配，结合GPS信息，确定对应的道路雷达，然后通过某一时间段获得的多个雷达信息，结合城市雷达分布图，确定装置走过的距离，通过时间，估算速度，确定所采取的移动方式例如乘车或者步行等。当雷达频点库中的雷达信息越多，判断准确率越高。通过装置测得的信息，确定移动方式，预估前进路线，从而更好的定位下位机的位置和即将前去的位置。

优选的，上位机对下位机所处环境进行监控的方法为：上位机通过所述环境声音对下位机周围的环境进行监控。

优选的，当下位机发生突然失电和剧烈震动时，自动向上位机上传故障信息，给出失电或振动标志。

优选的，上位机对下位机的控制还包括，控制下位机关机、下位机休眠，关闭ESP-8266，麦克风的启闭和GPS定位模块的启闭。

优选的，上位机通过手机通话线路、短信线路或网络控制下位机。

本发明的有益效果为：

1.本发明所述基于非网络服务器平台的定位装置，基于安卓系统的硬件系统进行开发，改变现有系统的数据传输和存储方式，数据传输依托互联网公共服务(电子邮件服务)，给用户提供简单可用的软件解决方案；

2.本发明所述基于非网络服务器平台的定位装置，摒弃了由用户维护的服务平台，改为控制端与受控端直接通信，并且通信经由可靠的公共服务平台转发，对用户的要求较少，用户的投入较少，只需一次性的软件的使用费用即可；

3.本发明所述基于非网络服务器平台的定位装置，上位机与下位机之间的通信完全私有化，即仅由用户自己掌握，下位机软硬件模块完全私有化，即仅由比之权限更高的上位机操控；上位机软硬件模块是否私有化可由用户自己设定；相比市场同类产品，安全性大大增加的同时，也不失其方便性。

附图说明

图1为本发明所述基于电子邮件服务的定位装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1

如图1所示。

一种基于非网络服务器平台的定位装置，包括上位机和下位机；上位机内设置有主控程序，主控程序集成有GIS；下位机内设置有守护程序，守护程序以系统服务的方式运行；主控程序和守护程序之间通过电子邮件进行通信。

守护程序，主要实现精确定位、位置报告、根据下位机指令实现接打电话、收发短信、录音录像、告警等功能，实现对终端持有者的全面管护。以上部分功能可能需要Root权限。该程序运行于基于安卓系统的智能手表、智能手机等设备上。

主控程序集成GIS，根据守护程序上传位置信息，直观地显示管护对象的位置，并实现向守护程序发送指令，与守护程序一起实现对管护对象的全面管护。

实施例2

如实施例1所述的基于非网络服务器平台的定位装置，所不同的是，主控程序和守护程序之间进行通信的电子邮件经过加密处理。加密设置保证敏感数据在传输过程的安全。

实施例3

如实施例1所述的基于非网络服务器平台的定位装置，所不同的是，所述守护程序基于安卓系统开发。

实施例4

如实施例1所述的基于非网络服务器平台的定位装置，所不同的是，主控程序为基于Windows系统的PC版。

实施例5

如实施例1所述的基于非网络服务器平台的定位装置，所不同的是，所述下位机内还设置有获取环境声音的麦克风、GPS定位模块、获取WIFI信息的ESP-8266、获取道路雷达信息的微波雷达感应模块。

实施例6

如实施例5所述的基于非网络服务器平台的定位装置，所不同的是，所述微波雷达感应模块为韩国ANW株式会社生产的ANW雷达模块。

实施例7

如实施例6所述的基于非网络服务器平台的定位装置，所不同的是，所述微波雷达感应模块为台湾瑞忆科技集团的AUTOWAVE雷达模块。

实施例8

如实施例1所述的基于非网络服务器平台的定位装置，所不同的是，所述下位机内还设置有SIM808基站定位模块。SIM808基站定位模块实现基站定位功能，获得基站定位信息。

实施例9

一种如实施例1-8所述定位装置的工作方法，包括步骤如下：

1)上位机控制下位机开启；

2)上位机读取下位机数据，所述下位机数据包括，GPS位置信息、周边Wifi信息、环境声音和道路雷达信息；所述周边Wifi信息包括，周边Wifi标签信息、Wifi标签对应的Wifi信号检测强度信息；

3)上位机通过读取的下位机数据对下位机进行定位和对下位机所处环境进行监控。

上位机对下位机进行定位的具体方法为：

A1、通过周边Wifi信息锁定区域：

根据自由空间传播损耗公式：Lbs＝32.45+20lgF+20lgD可知：

P1-32.45+20lgF+20lgD＝P2,其中，P1为Wifi标签对应的Wifi信号发射强度，P2为Wifi标签对应的Wifi信号检测强度，F为Wifi标签对应的Wifi信号发射功率，D为Wifi标签对应的Wifi发射天线的位置与检测位置之间的距离；通过两个以上的周边Wifi信息，锁定管护对象所处区域；其中，Wifi标签对应的Wifi信号发射强度P1、Wifi标签对应的Wifi信号发射功率F为事先保存在上位机的数据或者通过第三方数据库获取的数据，均为已知数据。

每一个wifi信号所确定的范围是一个圆型，通过三个或多个圆形范围，找出三个或多个圆形相交的重叠区域。

A2、通过GPS位置信息进一步定位：

上位机利用GPS位置信息，在管护对象所处区域内进一步确定管护对象所处位置。

实施例10

如实施例9所述的定位装置的工作方法，所不同的是，上位机对下位机进行定位的方法，还包括通过道路雷达信息进行定位的步骤：

B1、所述微波雷达感应模块采集下位机在移动过程中遇到的每个道路固定雷达热点的道路固定雷达信息；所述道路固定雷达信息包括，微波雷达感应模块监测到道路固定雷达热点的时刻、道路固定雷达的频点和微波雷达感应模块监测到道路固定雷达热点的持续时间；

B2、计算每个道路固定雷达热点与第一个道路固定雷达热点出现的时间差；将每个道路固定雷达热点的道路固定雷达信息和每个道路固定雷达热点与第一个道路固定雷达热点出现的时间差上传给上位机；

B3、道路固定雷达的频点与道路雷达频点库中的频点进行匹配，根据城市雷达的分布图确定管护对象所处区域；

B4、通过GPS位置信息，进一步确定管护对象所处位置；

B5、重复步骤B1-B4，获得多个时间点管护对象所处位置，结合城市雷达分布图，确定管护对象走过的距离，估算管护对象的移动速度，确定管护对象的移动路径。

实施例11

如实施例10所述的定位装置的工作方法，所不同的是，所述步骤B5之后还包括管护对象移动方式的步骤；管护对象移动方式包括，乘车或者步行。

实施例12

如实施例10所述的定位装置的工作方法，所不同的是，道路固定雷达的频点与道路雷达频点库中的频点进行匹配的方法为模式匹配；假设道路固定雷达的频点P、道路雷达频点库中的频点T是待查找的字符串，从T中找出与道路固定雷达的频点P相同的所有子串，道路固定雷达的频点P称为模式，道路雷达频点库中的频点T称为目标；如果道路雷达频点库中的频点T中存在一个或多个模式为道路固定雷达的频点P的子串，则给出该子串在道路雷达频点库中的频点T中的位置，匹配成功；否则匹配失败。模式匹配是数据结构中的字符串中的一种基本运算，给定一个子串，要求在某个时间中找出与该子串相同的所有子串，这就是模式匹配。

道路雷达的频点不可能固定一致；通过下位机对道路固定雷达的频点进行采集，然后与道路雷达频点库中的频点进行匹配，因为每个道路雷达的频点不同，根据建立的道路雷达频点库和城市雷达的分布图，结合GPS定位信息，可以估测到下位机的位置。

本发明中，对于城市的道路可以通过自行测试，或与交通，交警部门沟通获取城市雷达分布图；根据雷达的频点与库中道路雷达的频点进行匹配，结合GPS信息，确定对应的道路雷达，然后通过某一时间段获得的多个雷达信息，结合城市雷达分布图，确定装置走过的距离，通过时间，估算速度，确定所采取的移动方式例如乘车或者步行等。当雷达频点库中的雷达信息越多，判断准确率越高。通过装置测得的信息，确定移动方式，预估前进路线，从而更好的定位下位机的位置和即将前去的位置。

实施例13

如实施例9所述的定位装置的工作方法，所不同的是，上位机对下位机所处环境进行监控的方法为：上位机通过所述环境声音对下位机周围的环境进行监控。

实施例14

如实施例9述的定位装置的工作方法，所不同的是，当下位机发生突然失电和剧烈震动时，自动向上位机上传故障信息，给出失电或振动标志。

实施例15

如实施例9述的定位装置的工作方法，所不同的是，上位机对下位机的控制还包括，控制下位机关机、下位机休眠，关闭ESP-8266，麦克风的启闭和GPS定位模块的启闭。

实施例16

如实施例9述的定位装置的工作方法，所不同的是，上位机通过网络控制下位机。

Claims (10)

1.一种基于非网络服务器平台的定位装置，其特征在于，包括上位机和下位机；上位机内设置有主控程序，主控程序集成有GIS；下位机内设置有守护程序，守护程序以系统服务的方式运行；主控程序和守护程序之间通过电子邮件进行通信。

2.根据权利要求1所述的基于非网络服务器平台的定位装置，其特征在于，主控程序和守护程序之间进行通信的电子邮件经过加密处理。

3.根据权利要求1所述的基于非网络服务器平台的定位装置，其特征在于，所述守护程序基于安卓系统开发；主控程序为安卓版本或者基于Windows系统的PC版。

4.根据权利要求1所述的基于非网络服务器平台的定位装置，其特征在于，所述下位机内还设置有获取环境声音的麦克风、GPS定位模块、获取WIFI信息的ESP-8266、获取道路雷达信息的微波雷达感应模块和SIM808基站定位模块。

5.一种如权利要求1-4所述定位装置的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)上位机控制下位机开启；

2)上位机读取下位机数据，所述下位机数据包括，GPS位置信息、周边Wifi信息、环境声音和道路雷达信息；所述周边Wifi信息包括，周边Wifi标签信息、Wifi标签对应的Wifi信号检测强度信息；

3)上位机通过读取的下位机数据对下位机进行定位和对下位机所处环境进行监控；

上位机对下位机进行定位的具体方法为：

A1、通过周边Wifi信息锁定区域：

根据自由空间传播损耗公式：Lbs＝32.45+20lgF+20lgD可知：

P1-32.45+20lgF+20lgD＝P2,其中，P1为Wifi标签对应的Wifi信号发射强度，P2为Wifi标签对应的Wifi信号检测强度，F为Wifi标签对应的Wifi信号发射功率，D为Wifi标签对应的Wifi发射天线的位置与检测位置之间的距离；通过两个以上的周边Wifi信息，锁定管护对象所处区域；

A2、通过GPS位置信息进一步定位：

上位机利用GPS位置信息，在管护对象所处区域内进一步确定管护对象所处位置。

6.根据权利要求5所述定位装置的工作方法，其特征在于，上位机对下位机进行定位的方法，还包括通过道路雷达信息进行定位的步骤：

B1、所述微波雷达感应模块采集下位机在移动过程中遇到的每个道路固定雷达热点的道路固定雷达信息；所述道路固定雷达信息包括，微波雷达感应模块监测到道路固定雷达热点的时刻、道路固定雷达的频点和微波雷达感应模块监测到道路固定雷达热点的持续时间；

B2、计算每个道路固定雷达热点与第一个道路固定雷达热点出现的时间差；将每个道路固定雷达热点的道路固定雷达信息和每个道路固定雷达热点与第一个道路固定雷达热点出现的时间差上传给上位机；

B3、道路固定雷达的频点与道路雷达频点库中的频点进行匹配，根据城市雷达的分布图确定管护对象所处区域；

B4、通过GPS位置信息，进一步确定管护对象所处位置；

B5、重复步骤B1-B4，获得多个时间点管护对象所处位置，结合城市雷达分布图，确定管护对象走过的距离，估算管护对象的移动速度，确定管护对象的移动路径。

7.根据权利要求6所述定位装置的工作方法，其特征在于，所述步骤B5之后还包括管护对象移动方式的步骤；管护对象移动方式包括，乘车或者步行。

8.根据权利要求6所述定位装置的工作方法，其特征在于，道路固定雷达的频点与道路雷达频点库中的频点进行匹配的方法为模式匹配；假设道路固定雷达的频点P、道路雷达频点库中的频点T是待查找的字符串，从T中找出与道路固定雷达的频点P相同的所有子串，道路固定雷达的频点P称为模式，道路雷达频点库中的频点T称为目标；如果道路雷达频点库中的频点T中存在一个或多个模式为道路固定雷达的频点P的子串，则给出该子串在道路雷达频点库中的频点T中的位置，匹配成功；否则匹配失败。

9.根据权利要求5所述定位装置的工作方法，其特征在于，上位机对下位机所处环境进行监控的方法为：上位机通过所述环境声音对下位机周围的环境进行监控。

10.根据权利要求5所述定位装置的工作方法，其特征在于，当下位机发生突然失电和剧烈震动时，自动向上位机上传故障信息，给出失电或振动标志；上位机对下位机的控制还包括，控制下位机关机、下位机休眠，关闭ESP-8266，麦克风的启闭和GPS定位模块的启闭。