CN109154644A - 被监控目标对象管理系统和信标终端识别方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了一种用于被监控对象的管理系统，其能够通过简单的方法管理被监控移动对象的存在，而无需预先安装接收器。管理系统1包括多个信标终端3、一个或多个管理终端5和管理服务器7。信标终端3分别由被监控移动对象持有，并且每个都具有唯一标识符并且可操作以广播信标信号。一个或多个管理终端5分别由在一个或多个区域中移动的一个或多个移动体持有，并且可操作以接收信标信号，以获取信标标识符和信标存在信息，并且还经由定位系统获取位置信息。管理终端5可操作以自发地或根据请求输出信标信息。管理服务器7可操作以基于从一个或多个管理终端获取的信标信息来确定一个或多个区域中的被监控对象的存在状态。

Description

被监控目标对象管理系统和信标终端识别方法
技术领域
本发明涉及一种用于被监控对象的管理系统，该管理系统旨在管理诸如在一个或多个工作区域中移动的现场工作人员之类的被监控对象的存在状态，并且涉及一种识别信标终端的方法。
背景技术
需要管理被监控多个移动对象的存在状态。例如，在工厂施工现场，需要劳动力管理来检查预定数量的现场工作人员是否在预定的工作区域中工作。通常，基于RFID(射频识别)信息，在门口等处检查现场工作人员进入和离开施工场所的情况。如JP 2010-040038 A(专利文献1)中所公开，例如，已经开发了劳动力管理系统。在该系统中，作为能够广播信标信号的发射器进行工作的RFID标签由现场工作人员持有，并且作为能够接收信标信号的接收器进行工作的RFID标签读取器安装在施工场所中。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP 2010-040038 A
专利文献2：JP 2005-277500 A
发明内容
技术问题
通常，在工厂施工场所中，设施或施工的建筑物或结构在开始时不存在。施工过程一步一步进行。在利用信标信号时，必须在施工场所的工作区域内的适当位置安装接收器。在没有设置电气配线的区域中，需要用于电气配线的施工，或者必须安装每个都具有内置蓄电池作为电源的接收器。电气配线施工导致很多成本。蓄电池需要麻烦的定期充电和检查以观察是否仍然有所需电力。
随着施工进行，设施、建筑物、结构等处于建造中。换句话说，引起无线电波干扰的障碍增加。此外，出现了另一个问题。在施工开始时已安装接收器的位置处，接收器不正确地接收从发射器发射的无线电波。随着施工的进行，必须改变接收器的安装位置。在一些情况下，施工在高温高湿且多尘的环境中进行，其中诸如预安装的接收器之类的机械设施很可能会故障。
因此，本发明的目的是提供一种用于被监控对象的管理系统，该管理系统能够通过简单的方式管理在一个或多个区域中移动的多个对象的存在，而无需预先安装一个或多个接收器。
本发明的另一个目的是提供一种用于被监控对象的管理系统，该管理系统能够通过利用关于由接收器接收的信号的无线电波强度的信息来定位信号发射器。
本发明的又一个目的是提供一种识别信标终端的方法，该方法能够平均多个信标终端的功耗，同时防止由多个信标终端广播的信标信号之间的干扰。
问题的解决方案
本发明的用于被监控对象的管理系统包括多个信标终端、一个或多个管理终端和管理服务器。信标终端分别由被监控多个对象持有，这些对象位于一个或多个区域中并在其中移动。每个信标终端具有唯一信标标识符，并且可操作以广播信标信号。一个或多个管理终端分别由在一个或多个区域中移动的一个或多个移动体持有，并且可操作以接收信标信号以获取信标标识符和信标存在信息，并且还经由定位系统获取位置信息，并且自发地或根据请求输出信标标识符、信标存在信息和位置信息。管理服务器可操作以基于从一个或多个管理终端获取的信标标识符、信标存在信息和位置信息来确定一个或多个区域中的被监控对象的存在状态。
在本发明中，分别由在一个或多个区域中移动的一个或多个移动体持有的一个或多个管理终端(接收器)用于接收由信标终端(发射器)广播的信标信号。因此，根据本发明，可以适当地管理持有信标终端的被监控对象的存在状态。即，可以掌握被监控对象位于哪些区域，而不需要预先在该区域中安装接收器。此外，即使在存在许多金属结构并且可能发生无线电波干扰的区域中，移动体(接收器)在该区域内移动，从而使得能够容易地接收信标信号。
例如，假设一个或多个区域是一个或多个工作区域，并且被监控对象是在一个或多个工作区域中工作的多个现场工作人员，并且一个或多个移动体是监督现场工作人员的一个或多个场所监工。通过让每个现场工作人员持有信标终端并且让关注现场工作人员的一个或多个场所监工中的每一个持有管理终端，至少对于存在于场所监工附近的现场工作人员，可以识别近似数量的现场工作人员位于哪个区域(在信标终端广播的信标信号可到达的区域内)。
从前面可以清楚地看出，在本发明中，并不总是需要掌握位于一个或多个区域中的现场工作人员的确切数量及其确切位置。以一定的准确度识别位于一个或多个区域中的现场工作人员的数量是足够的。
可以使用任何类型的信标终端，只要它们能够广播信标信号即可。作为发射器(信标终端)，例如，可以使用基于蓝牙(注册商标)低能量(BLE)技术的iBeacon(注册商标)设备，但是发射器不限于此。同样，可以使用任何类型的管理终端，只要它们与从信标终端接收的信号兼容即可。作为管理终端，例如，可以使用能够接收由iBeacon设备产生的无线电波的智能电话，但是接收器不限于此。
被监控移动对象不仅是人类，还有其它动物。一个或多个移动体不限于人。当然，自动驾驶车辆和无人机可以是移动体。
信标存在信息可包括各种信息。信标存在信息可以包括信标信号的无线电波强度，并且管理服务器可以被配置为基于信标标识符、无线电波强度信息和位置信息来确定位于一个或多个区域中的被监控对象的数量，作为被监控对象的存在状态。利用无线电波强度信息，可以估计管理终端与已经广播信标信号的信标终端之间的分离距离，从而更准确地识别被监控对象的位置(对象所位于的区域)。
利用两个或更多个管理终端，可以提高确定信标终端的位置(区域)的准确度。例如，当一个或多个管理终端中的两个从信标终端中的一个接收到一个信标信号时，管理服务器可以被配置为基于无线电波强度信息确定已经广播信标信号的信标终端与两个管理终端之间的相应分离距离；并且使用相应分离距离作为半径描绘分别以两个管理终端为中心的两个圆；并且确定已经广播一个信标信号的信标终端位于两个圆的重叠区域的较大部分所在的区域中。利用单个管理终端，可以仅估计管理终端与信标终端之间的分离距离。然而，利用两个管理终端，可以掌握信标终端在区域中的大致位置。
当一个或多个管理终端中的三个从信标终端中的一个接收到一个信标信号时，管理服务器可以被配置为基于无线电波强度信息确定已经广播信标信号的信标终端与三个管理终端之间的相应分离距离；并且使用相应分离距离作为半径描绘分别以三个管理终端为中心的三个圆；并且确定已经广播一个信标信号的信标终端位于三个圆的交叉点所在的区域中。这就是所谓的三角测量。通过三角测量方法确定信标终端的位置，并且与使用两个管理终端相比，进一步提高了定位准确度。此外，当一个或多个管理终端中的四个或更多个从信标终端中的一个接收到一个信标信号时，管理服务器可以被配置为基于从四个或更多个管理终端中具有比其它管理终端更高的无线电波强度的三个管理终端接收的无线电波强度信息来确定已经广播一个信标信号的信标终端的位置。注意，在一些场合中，管理服务器接收具有相同级别的无线电波强度的两个或更多个信标信号。在这种情况下，指示一个或多个管理终端已经接收到信标信号的日期和时间的接收日期和时间信息可以包括在信标存在信息中；并且管理服务器可以被配置为从两个或更多个信标信号中选择更新的信标信号。
除了一个或多个管理终端之外，用于被监控对象的管理系统还可以包括分别固定地布置在一个或多个区域中的一个或多个固定管理终端，并且可操作以接收信标信号以获取信标标识符和信标存在信息，并且还经由定位系统获取位置信息，并且自发地或根据请求输出信标标识符、信标存在信息和位置信息。在这种情况下，管理服务器可以被配置为基于从一个或多个管理终端和一个或多个固定管理终端两者获取的信标标识符、信标存在信息和位置信息来确定一个或多个区域中的被监控对象的存在状态。如果不仅提供一个或多个管理终端而且还提供一个或多个固定管理终端，则即使在不容易接收无线电波或者移动体不频繁进入的区域中，也可以更容易地确认被监控移动对象的存在状态。
例如，在工厂施工场所，金属建筑物和/或结构随着施工的进行而增加。因此，可以合理地预期，由于一些工作区域中的无线电波的反射和/或干扰，信标信号的可到达距离将变短。还预期会有错综的或复杂的地方或场所监工不频繁进入的一些区域。在这种情况下，如果一个或多个固定管理终端可以布置在一个或多个区域(其中由于信号反射结构或物质的存在或者场所监工(一个或多个移动体)不频繁进入，信标终端要广播的信标信号的可到达距离变短)中，则可以更容易地接收信标信号，并且可以准确地检查现场工作人员(被监控对象)的存在状态。
用于被监控对象的管理系统还可以包括分别固定地布置在一个或多个区域中的一个或多个固定信标终端。这里，每个固定信标终端具有唯一信标标识符，并且可操作以广播参考信标信号；并且管理服务器可以被配置为存储与一个或多个固定信标终端的布置有关的位置信息。具体地，当一个或多个管理终端不仅接收一个或多个信标信号而且接收参考信标信号时，管理服务器确定已经广播信标信号的一个或多个信标终端与已经广播参考信标信号的固定信标终端位于相同区域中。利用这种布置，即使在不能接收来自卫星的无线电波并且因此管理终端也不能获取位置信息的区域中，也可以确定在一个或多个区域中的被监控对象的存在状态。此外，可以共同使用一个或多个固定信标终端和一个或多个固定管理终端。
假设能够接收作为可接收无线电波的信标信号的一个或多个未指定终端(管理终端)存在于信标终端附近，信标终端能够广播信标信号。例如，假设基于蓝牙(注册商标)、低能量(BLE)技术的iBeacon(注册商标)终端。
多个信标终端均以广播方式发射无线电波，并且一个或多个信标信号接收器(管理终端)基于接收的信标信号接收它们以管理信标终端的存在状态，诸如其位置。为此目的，必须将信标信号的频率和无线电波强度设置在基本相同的水平。然而，这种设置可以在信标信号接收器(管理终端)接收到信标信号时引起具有基本相同级别的无线电波强度的信标信号的干扰。因此，存在不能接收到信标信号的可能性。
图14示出了可能发生的信标信号干扰的示例。信标终端均具有预定长度(t)的唯一信标信号广播周期，其是在此期间广播信标信号的持续时间和在此期间不广播信标信号的暂停时段的组合。通常，每个信标终端以恒定周期重复广播和暂停。这里，如果一个信标终端(信标终端A)的广播时间长度与另一个信标终端(信标终端B)的广播时间长度重复，并且信标信号接收器(管理终端)以基本相同级别的接收强度接收到由信标终端A广播的信标信号和由信标终端B广播的信标信号，则存在无线电波冲突的风险。在这种情况下，信标信号接收器(管理终端)可能无法接收由信标终端A和B中的任何一个广播的信号。
如JP 2005-277500 A(专利文献2)中所述，例如，尝试通过改变信标信号的暂停时段来避免无线电波的冲突。
作为用于被监控对象的管理系统的元件的信标终端是小型设备，其不干扰信标终端的持有者。他们中的许多使用不可充电的原电池作为电源。它们是一次性的，也就是说，当电池电力耗尽时它们被丢弃。在用于被监控对象的管理系统中，假设同时使用数十或数百个或更多个信标终端。在这种周围环境中，需要避免信标终端在不同时间耗尽其电池电力的情况。为此目的，信标终端应该优选地在使用时基本上同时启动和结束，并且在预期的电池寿命周期内用新的信标终端替换。
然而，如JP 2005-277500 A(专利文献2)中所公开，如果改变信标终端的暂停时段，则可能每个信标终端的广播次数可以在特定时段内改变。因此，可能改变相应信标终端的功耗，从而使相应信标终端的剩余功率改变。
准备多个信标终端。这里，信标终端存储多个预定信号模式，并且可操作以根据从预定信号模式中选择的一个信号模式以恒定周期产生信号队列。信号队列包括两个或更多个信标信号和两个或更多个信号暂停时段，每个信标信号具有恒定的时间长度。在每个周期或每隔若干周期在信标终端处，从预定信号模式中随机选择一个信号模式以供在一个或若干后续周期中使用。然后，在一个或若干后续周期中根据新选择的信号模式产生另一个信号队列。
通过使用这类信标终端，可以在一定时段内将相应信标终端的广播次数设置为相同的值，同时通过在一个周期或每隔若干周期使每个信标信号的广播定时移位来防止信标信号的干扰。因此，可以平均信标终端的功耗。假设信标终端的使用同时开始并且为信标终端设置相同的使用时段，则信标终端的剩余电池电力理论上将是相同的，从而便于管理信标终端的剩余电池电力。
如何从多个信号模式中随机选择信号模式是任意的。通常，由于信标终端均具有由一个或多个数字、一个或多个字母和/或一个或多个符号组成的唯一单独编号。可以通过诸如利用一个或多个数字、字母或符号或其任何组合的简单方法来选择信号模式。
信标终端可以被配置为在选择信号模式时随机改变两个或更多个信号暂停时段的比率，其中信标信号和暂停时段交替出现。通过改变暂停时段的比率，可以进一步便于防止信标信号的干扰。在这种情况下，可以通过利用形成信标终端的唯一单独编号的一个或多个数字、字母或符号或其任何组合来改变比率。
附图说明
图1是示出根据本发明实施例的当应用于工厂施工场所中的劳动力管理时用于被监控对象的管理系统的概念图。
图2是根据实施例的用于被监控对象的管理系统的框图。
图3是根据实施例的用于被监控对象的管理系统的概念图。
图4是示出基于从一个管理终端获取的信标信息计算信标终端的位置的概念图。
图5是示出基于从两个管理终端获取的信标信息计算信标终端的位置的概念图。
图6是示出基于从三个管理终端获取的信标信息计算信标终端的位置的概念图。
图7示出了一个或多个固定管理终端布置在一个或多个区域中。
图8的(A)和(B)分别示出了使用固定信标终端识别信标终端的位置。
图9的(A)至(C)分别示出了使用固定管理终端和固定信标终端识别信标终端的位置。
图10是示例信标终端的框图。
图11示出了信标终端的示例信号模式。
图12是示出确定信标终端的信号模式的步骤的流程图。
图13示出了当实现根据本发明实施例的识别信标终端的方法时的示例时间图。
图14示出了当实现根据现有技术的识别信标终端的方法时的示例时间图。
具体实施方式
现在，下面将参考附图详细描述根据本发明实施例的用于被监控对象的管理系统和识别信标终端的方法。
图1是示出根据本发明实施例的当应用于工厂施工场所的劳动力管理时用于被监控对象的管理系统的概念图。图2是根据实施例的用于被监控对象的管理系统的框图。图3的(A)示出了位于一个或多个区域中的多个信标终端和一个或多个管理终端。为了便于解释，从图示中省略了相应信标终端的保持器。图3的(B)示出了来自图3的(A)的示例中的计算部分的示例输出。
在工厂施工场所，多个现场工作人员(现场工人)FL和场所监工(监督员)SF被分成组。现场工作人员和场所监工以组为单位从一个区域移动到另一个区域进行工作。本实施例的用于被监控对象的管理系统旨在近似掌握有多少现场工作人员以及现场工作人员FL(其位于在工厂施工场所内移动的一个或多个场所监工SF附近)位于哪些区域中。
如图1中所示，本实施例的用于被监控对象的管理系统1包括多个信标终端3、一个或多个管理终端5和管理服务器7。信标终端3(信标终端3a、3b、3c、……)分别由现场工作人员FL(被监控对象)持有，他们位于工厂施工场所内并在其内移动。信标终端3均具有唯一信标标识符，并且可操作以广播信标信号。在该实施例中，信标终端3是iBeacon(注册商标)设备，其是基于蓝牙(注册商标)低能量(BLE)技术的发射器。由于发射器重量轻且大小紧凑，因此它可由现场工作人员携带。例如，它附着到现场工作人员围着他/她的脖子的颈带。信标终端3包括：信标终端存储部分9，其被配置为存储信标标识符；以及信标信号广播部分11，其可操作以广播信标信号。
一个或多个管理终端5(管理终端5a、5b、5c、……)由在工厂施工场所内移动的一个或多个场所监工SF(移动体)持有。一个或多个管理终端可操作以接收信标信号，以获取信标标识符和信标存在信息，并且还经由定位系统(GPS)获取位置信息，并且自发地或根据请求输出信标标识符、信标存在信息和位置信息。信标存在信息包括接收的信标信号的无线电波强度信息，以及指示一个或多个管理终端已经接收到信标信号的日期和时间的接收日期和时间信息。在该实施例中，管理终端5是能够接收从iBeacon设备发射的无线电波的智能电话。管理终端5均包括：信标信号接收部分13，其可操作以接收由信标终端3广播的信标信号以获取信标标识符和信标存在信息；定位部分15，其可操作以通过定位系统(GPS)识别管理终端5的位置；以及管理终端存储部分17，其被配置为存储信标标识符、信标存在信息和位置信息(下文中，有时统称为“信标信息”)。此外，管理终端5均包括：控制部分19，其可操作以从管理终端存储部分17读出信标标识符、信标存在信息和位置信息；以及通信部分21，通过其输出上述信息。通信部分21连接到互联网网络。
管理服务器7可操作以基于从管理终端5获取的信标标识符、信标存在信息和位置信息来确定在工厂施工场所中的被监控对象的存在状态。管理服务器7包括：服务器存储部分25，其被配置为存储从管理终端5获取的信标标识符、存在信息和位置信息；以及服务器通信部分23，管理服务器7通过其获取上述信息。管理服务器7还包括计算部分27，其可操作以定期(例如，每一小时)读出存储在服务器存储部分25中的信标标识符、存在信息和位置信息，以计算信标终端3的存在状态，并将现场工作人员FL的存在状态存储在服务器存储部分25中。然后，根据外部终端PC的请求，计算部分27输出计算结果。当然，计算部分27可以被配置为读出存储在服务器存储部分25中的信标标识符、存在信息和位置信息，以计算信标终端3的存在状态，并根据外部终端PC的请求向外部终端PC输出计算结果作为现场工作人员FL的存在状态。
在该实施例中，施工场所分为四个区域，I、II、III和IV。通过利用定位系统(GPS)预先获得四个区域的纬度和经度。在图3的(A)所示的示例中，现场工作人员和场所监工被分成四组。每组包括多名现场工作人员和一名场所监工，分别在I、II、III和IV四个区域工作。当在图3的(A)所示的定时处由外部终端PC发出检查现场工作人员的存在状态的请求时，获得如图3的(B)所示的结果。输出结果不限于该示例，而可以是以小圆点在地图上标出现场工作人员的位置的形式。
<基于从一个管理终端获取的信标信息的位置估计>
图4是示出当计算部分27计算现场工作人员FL的存在状态时基于从一个管理终端5a获取的信标信息计算信标终端3a的位置的概念图。
在图4所示的示例中，仅管理终端5a接收由信标终端3a广播的信标信号，并且基于从管理终端5a获取的信标信息确定现场工作人员的存在状态。
在该示例中，计算部分27确定信标终端3a与管理终端5a位于相同区域中。如图4中所示，确定携带信标终端3a的现场工作人员FL位于区域I中。
当基于从一个管理终端获取的信标信息估计信标终端3的位置时，可以通过降低信标终端3的信标信号的输出来增加位置识别的准确度，以允许位于信标终端附近的管理终端5检测到它。
<基于来自两个管理终端的信标信息的位置估计>
图5是示出当计算部分27计算现场工作人员FL的存在状态时基于从两个管理终端5a、5b获取的信标信息计算信标终端3a的位置的概念图。
在图5所示的示例中，两个管理终端5a、5b接收由信标终端3a广播的信标信号，并且基于从两个管理终端5a、5b获取的信标信息确定现场工作人员的存在状态。
管理终端5与信标终端3之间的分离距离越短，无线电波强度越强。相反，管理终端5与信标终端3之间的分离距离越长，无线电波强度越弱。因此，分离距离与无线电波强度之间存在比例关系。在该实施例中，预先准备用于无线电波强度与管理终端5和信标终端3之间的分离距离之间的关系的转换表。计算部分27基于信标信息中包括的无线电波强度信息确定信标终端3a与两个管理终端5a、5b之间的分离距离。然后，计算部分27描绘分别以管理终端5a、5b为中心的两个圆C1、C2，其中相应分离距离作为半径，并确定信标终端3a位于两个圆C1、C2的重叠区域的较大部分所在的区域中。在图5的示例中，两个圆C1、C2的重叠区域的较大部分位于区域I中，而不是区域III中。确定携带信标终端3a的现场工作人员FL位于区域I中。
<基于来自三个管理终端的信标信息的位置估计>
图6是示出当计算部分27计算现场工作人员FL的存在状态时，基于从三个管理终端5a、5b、5c获取的信标信息来计算信标终端的位置的概念图。
在图6所示的示例中，三个管理终端5a、5b、5c接收由信标终端3a广播的信标信号，并且基于从三个管理终端5a、5b、5c获取的信标信息确定现场工作人员的存在状态。此外，四个或更多个管理终端5接收由信标终端3a广播的信标信号，并且基于从具有比其它管理终端更强的无线电波强度的三个管理终端5(5a、5b、5c)获取的信标信息来确定现场工作人员的存在状态。如果两个或更多个接收到的信标信号具有相同级别的无线电波强度，则选择更新的信标信号，即在后接收的信标信号(具有更新的接收日期和时间)。
计算部分27使用上述转换表以基于信标信息中包括的无线电波强度信息来确定信标终端3a与三个管理终端5a、5b、5c之间的分离距离。然后，计算部分27描绘分别以管理终端5a、5b、5c为中心的三个圆C1、C2、C3，其中相应分离距离作为半径，并确定信标终端3a位于三个圆C1、C2、C3的交叉点IS所在的区域中。在图6的示例中，由于交叉点IS位于区域I中，因此确定携带信标终端3a的现场工作人员FL位于区域I中。
<固定管理终端>
在到目前为止提到的示例中，一个或多个管理终端5被配置为接收信标信号。除了一个或多个管理终端5之外，用于被监控对象的管理系统1还可以包括一个或多个固定管理终端29(29a、29b、29c、……)，它们分别固定地布置在一个或多个区域中，并且可操作以接收信标信号，以获取信标标识符和信标存在信息，并且还经由定位系统获取位置信息，并且自发地或根据请求输出信标标识符、信标存在信息和位置信息。图7示出了一个或多个固定管理终端29布置在工厂施工场所中。一个或多个固定管理终端29优选地布置在要由信标终端广播的信标信号的可到达距离变得更短的那些区域中，或者在场所监工不频繁进入的错综或复杂区域中。在工厂施工场所的工作区域中，随着施工的进行，金属结构或设施不断增加，并且在错综或复杂区域工作的现场工作人员也在增加。通过预先在这些区域中安装一个或多个固定管理终端29，可以准确地确定现场工作人员(被监控对象)的存在状态。固定管理终端29可以是固定安装类型，但也可以是智能电话。例如，当使用智能电话时，场所监工在开始工作之前将电话放置在预定位置，并在工作结束后收集电话。
<固定信标终端>
用于被监控对象的管理系统1还可以包括一个或多个固定信标终端31(31a、31b、31c、……)，它们分别固定地布置在一个或多个区域中，并且每个固定信标终端31具有唯一信标标识符并且可操作以广播参考信标信号。在这种情况下，管理服务器7存储与一个或多个固定信标终端31的布置有关的位置信息。当一个或多个管理终端5不仅接收一个或多个信标信号而且接收参考信标信号时，管理服务器确定已经广播信标信号的一个或多个信标终端3与已经广播参考信标信号的固定信标终端31位于相同区域中。利用这种布置，即使在不能接收来自卫星的无线电波并且因此管理终端5也不能获取位置信息的区域中，也可以确定在一个或多个区域中的被监控对象的存在状态。在图8的(A)所示的示例中，管理终端5a不仅从信标终端3a接收信标信号，还从固定信标终端31a接收参考信标信号。然后，管理服务器7确定携带信标终端3a的现场工作人员FL位于区域I中。在图8的(B)所示的示例中，由于管理终端5a没有接收到参考信标信号，因此管理服务器7通过上述不同方法确定现场工作人员FL的位置。图8的(A)和(B)中描绘的圆指示从信标终端3a和固定信标终端31a发射的无线电波的可到达距离。
固定管理终端29和固定信标终端31可以共同使用。在图9的(A)所示的示例中，管理终端5a不仅从信标终端3a接收信标信号，还从固定信标终端31a接收参考信标信号。固定管理终端29a不仅从信标终端3a接收信标信号，还从固定信标终端31a接收参考信标信号。管理服务器7基于来自管理终端5a和固定管理终端29a的信息中的任一个，确定携带信标终端3a的现场工作人员FL位于区域I中。在图9的(B)所示的示例中，管理终端5a不接收参考信标信号，但是固定管理终端29a不仅从信标终端3a接收信标信号，还从固定信标终端31a接收参考信标信号。然后，管理服务器7确定携带信标终端3a的现场工作人员FL位于区域I中。在图9的(C)所示的示例中，由于管理终端5a和固定管理终端29a都没有接收到参考信标信号，因此如上所述，管理服务器7应通过不同方法确定现场工作人员FL的位置。图9的(A)至(C)中描绘的圆指示从信标终端3a、固定管理终端5a和固定信标终端31a发射的无线电波的可到达距离。
<信标终端的详细配置>
图10是示出信标终端3的详细配置的框图。虽然在图2中简要地示出了信标终端3的配置，但是在图10中更详细地示出了信标终端3。信标终端3包括信标终端存储部分9、晶体振荡器33、计数器35、控制部分37和信标信号广播部分11。信标终端存储部分9存储唯一信标标识符(UUID；作为信标终端的单独编号的通用唯一标识符)，以及多个预定信号模式。晶体振荡器33用作基本时钟。计数器35构成时间基准，并且可操作以从零开始计数来自晶体振荡器33的输出以获得计数器值。控制部分37可操作以基于信标终端的单独编号和计数器值执行计算(如稍后所述)以选择信号模式。信标信号广播部分11根据由控制部分37确定的信号模式广播信标信号。
<信号模式>
信标终端3具有预定时间长度(t)的信标广播周期。信标广播周期是广播信标信号的信标信号广播时段和不广播信标信号的信号暂停时段的组合。在该实施例中，信标终端均存储多个预定信号模式，并且可操作以根据从预定信号模式中选择的一个信号模式以恒定周期产生信号队列。信号队列包括两个或更多个信标信号和两个或更多个信号暂停时段，每个信标信号具有恒定的时间长度。具体地，将n个连续信标广播周期(n是2或更大的整数)定义为一组，信号广播和暂停时段的最大组合数由表达式2n！/n！(2n-n)！表示。例如，如果两个信标广播周期被定义为一组，则组合数是6。如果三个信标广播周期被定义为一组，则组合数是20。从最大组合数中选择m个组合作为预定信号模式存储在信标终端中。这里，2≤m≤2n！/n！(2n-n)！其中m是整数。
在该实施例中，如图11中所示，从六个组合中选择五个信号模式作为预定信号模式(情况1至情况5)，其中两个信标信号广播周期(时间长度＝2t)被定义为一组。在图11所示的信号模式中，如果暂停时段是连续的，则暂停时段不被分割，而是简单地表示为“暂停”。如果暂停时段分为两个，则它们表示为“暂停1”和“暂停2”。
<信号模式的选择>
图12是示出确定信标终端的信号模式的步骤的流程图。在该实施例中，每个信标终端3在启动时的初始化时选择信号模式。之后，它在暂停时段期间执行计算以选择后续信号模式。首先，控制部分37从信标终端存储部分9获取构成UUID的128位数值；还从计数器35获取计数器值；然后将这两个值相加(步骤ST1)。接着，使用所得值作为种子来调用随机函数以获得随机数(步骤ST2)。然后，将获得的随机数除以101的位数组(相当于十进制数5)；将1(一)加到余数中以获得数值(步骤ST3)。这里，所获得的值是1、2、3、4和5中的任何一个，对应于信号模式情况1到情况5。因此，选择信号模式(步骤ST4)。
在该实施例中，为了避免信标信号的冲突，对于情况2和情况3，改变暂停1和暂停2的比率。对于任何信号模式，两个暂停时段的总持续时间是相同的。对于情况2和情况3，其中暂停时段被分成两个暂停时段，暂停1和暂停2，通过改变暂停时段的比率更积极地避免信标信号的冲突。一旦确定了信号模式，就判断已经选择了情况2还是情况3(步骤ST5)。如果是情况2或情况3，则控制部分37从信标终端存储部分9获取128位UUID的较高64位，并且还从计数器35获取计算时的计数器值，并且将两个值相加(步骤ST6)。接着，使用所得值作为种子来调用随机函数以获得随机数(步骤ST7)。然后，将所获得的随机数除以1010的位数组(相当于十进制数10)以获得数值(步骤ST8)。这里，将获得的数值设置为暂停1的值(比率)的十位(步骤ST9)。接着，控制部分37从信标终端存储部分9获取由构成UUID的128位数值的较低64位表示的数值，并且还从计数器35获取计数器值，并将这两个值相加(步骤ST10)。接着，使用所获得的数值作为种子来调用随机函数以获得随机数(步骤ST11)。然后，将所获得的数值除以1010的位数组(相当于十进制数10)，以获得数值(步骤ST12)。这里，将所获得的数值设置为暂停1的数值(比率)的个位(步骤ST13)。因此，确定暂停1的数值，并从100中减去暂停1的数值以获得进而设置为暂停2的数值(比率)的数值。因此，确定暂停1和暂停2的比率(步骤ST14)。例如，如果针对暂停1获得的数值为62，则针对暂停2的数值为38，并且暂停1和暂停2的比率为62∶38。
图13示出了当实现根据本发明实施例的识别信标终端的方法时的示例时间图。在信标终端3a中，在初始化期间选择情况2作为信号模式，并且暂停1和暂停2的比率是50∶50。在信标终端3b中，在初始化期间选择情况4作为信号模式。假设在(i)发生信号冲突时；在(ii)从信标终端3b接收信标信号时；以及在(iii)从信标终端3a接收信标信号时，终端信标信号接收器(管理终端)5从信标终端3a接收的信标信号的接收强度与终端信标信号接收器(管理终端)5从信标终端3b接收的信标信号的接收强度大致相同。因此，即使信号的无线电波强度不变，信标信号接收器(管理终端)5也可以从两个信标终端接收信标信号。此外，在预定时段(图11中的两个周期)内，信标终端3a和3b两者都两次广播信标信号，并且两个信标终端的暂停时段的总长度相同。因此，理论上，两个信标终端的功耗相同。信标终端3a在暂停2的暂停时段期间计算后续信号模式，并且信标终端3b在暂停的暂停时段期间计算后续信号模式。
在该实施例中，信号广播时段和暂停时段的时间长度t是1秒(一秒)。取决于发射的信息量，信标信号的广播时段约为100ms。在图13中，为了便于解释，没有精确地示出信号广播时段和暂停时段的比率。
到目前为止，已经具体描述了本发明的实施例(示例)，但是本发明不限于本文示出的示例。可以在本发明的范围内进行修改和变更。
例如，在该实施例中，用于被监控对象的管理系统1应用于劳动力管理。在紧急情况下，管理系统1可用于估计现场工作人员滞留的位置，从与现场工作人员的最后通信的位置进行判断，并去营救他们。
被监控移动对象不限于人，也可以是其它动物等。一个或多个移动体不限于人，而可以是行驶车辆、无人驾驶飞机等。
此外，本发明可以用作事件管理系统，其旨在通过使每个参与者携带信标终端并使事件管理器的管理终端能够接收信标信号来掌握事件参与者的数量及其位置。
例如，与上述示例一样，信号模式每一个周期进行改变，但其可以每隔若干周期进行改变。随机选择信号模式是足够的。上述计算并不总是需要完成。可以采用任何其它适当的方法。在本文描述的实施例中，分配给每个信标终端的UUID用于选择信号模式。取决于信标终端，可以使用其它类型的数字、字母和/或符号。
工业实用性
本发明提供了一种用于被监控对象的管理系统，该管理系统能够通过简单的方法管理被监控移动对象的存在，而无需预先安装接收器。本发明还提供了一种识别信标终端的方法，该方法能够平均信标终端的功耗，同时防止由多个信标终端广播的信标信号的干扰。
附图标记说明：
1 用于被监控对象的管理系统，
3 信标终端，
5 管理终端(信标信号接收器)，
7 管理服务器，
9 信标终端存储部分，
11 信标信号广播部分，
13 信标信号接收部分，
15 定位部分，
17 管理终端存储部分，
19 控制部分，
21 通信部分，
23 服务器通信部分，
25 服务器存储部分，
27 计算部分，
29 固定管理终端，
31 固定信标终端，
33 晶体振荡器，
35 计数器，
37 控制部分。

Claims (19)

1.一种用于被监控对象的管理系统，包括：
多个信标终端，其分别由多个被监控对象持有，所述多个被监控对象位于一个或多个区域中并在其中移动，每个所述信标终端具有唯一信标标识符并且可操作以广播信标信号，
一个或多个管理终端，其分别由在所述一个或多个区域中移动的一个或多个移动体持有，并且可操作以接收所述信标信号以获取所述信标标识符和信标存在信息，并且还经由定位系统获取位置信息，并且自发地或者根据请求输出所述信标标识符、所述信标存在信息和所述位置信息，以及
管理服务器，其可操作以基于从所述一个或多个管理终端获取的所述信标标识符、所述信标存在信息和所述位置信息来确定所述一个或多个区域中的所述被监控对象的存在状态。
2.根据权利要求1所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
所述信标存在信息包括所述信标信号的无线电波强度信息；并且
所述管理服务器基于所述信标标识符、所述无线电波强度信息和所述位置信息来确定位于所述一个或多个区域中的所述被监控对象的数量，作为所述被监控对象的所述存在状态。
3.根据权利要求2所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
当所述一个或多个管理终端中的两个从所述信标终端中的一个接收到一个信标信号时，所述管理服务器基于所述无线电波强度信息确定已经广播所述信标信号的所述信标终端与所述两个管理终端之间的相应分离距离，并且使用所述相应分离距离作为半径描绘分别以所述两个管理终端为中心的两个圆，并且确定已经广播所述一个信标信号的所述信标终端位于所述两个圆的重叠区域的较大部分所在的区域中。
4.根据权利要求2所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
当所述一个或多个管理终端中的三个从所述信标终端中的一个接收到一个信标信号时，所述管理服务器基于所述无线电波强度信息确定已经广播所述信标信号的所述信标终端与所述三个管理终端之间的相应分离距离，并且使用所述相应分离距离作为半径描绘分别以所述三个管理终端为中心的三个圆，并且确定已经广播所述一个信标信号的所述信标终端位于所述三个圆的交叉点所在的区域中。
5.根据权利要求4所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
当所述一个或多个管理终端中的四个或更多个从所述信标终端中的一个接收到一个信标信号时，所述管理服务器基于从所述四个或更多个管理终端中具有比其它管理终端更高的无线电波强度的三个管理终端接收到的所述无线电波强度信息确定已经广播所述一个信标信号的所述信标终端的位置。
6.根据权利要求5所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
所述信标存在信息包括接收日期和时间信息，其指示所述一个或多个管理终端已经接收到所述信标信号的日期和时间；以及
当所述管理服务器接收到具有相同级别的无线电波强度的两个或更多个信标信号时，所述管理服务器从所述两个或更多个信标信号中选择较新的信标信号。
7.根据权利要求1所述的用于被监控对象的管理系统，还包括：
一个或多个固定管理终端，其分别固定地布置在所述一个或多个区域中，并且可操作以接收所述信标信号，以获取所述信标标识符和所述信标存在信息，并且还经由所述定位系统获取所述位置信息，并且自发地或根据请求输出所述信标标识符、所述信标存在信息和所述位置信息，其中：
所述管理服务器基于从所述一个或多个管理终端和所述一个或多个固定管理终端两者获取的所述信标标识符、所述信标存在信息和所述位置信息来确定所述一个或多个区域中的所述被监控对象的存在状态。
8.根据权利要求7所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
所述一个或多个固定管理终端被布置在所述一个或多个区域中，在所述一个或多个区域中由于一个或多个信号反射对象的存在或者所述一个或多个移动体不频繁进入，所述信标终端要广播的所述信标信号的可到达距离变短。
9.根据权利要求1所述的用于被监控对象的管理系统，还包括：
一个或多个固定信标终端，其分别固定地布置在所述一个或多个区域中，每个所述固定信标终端具有唯一信标标识符，并可操作以广播参考信标信号；
所述管理服务器存储与所述一个或多个固定信标终端的布置有关的位置信息；并且
当所述一个或多个管理终端不仅接收到一个或多个所述信标信号而且接收到所述参考信标信号时，所述管理服务器确定已经广播所述信标信号的一个或多个所述信标终端与已经广播所述参考信标信号的所述固定信标终端位于相同区域中。
10.根据权利要求1所述的用于被监控对象的管理系统，还包括：
一个或多个固定管理终端，其分别固定地布置在所述一个或多个区域中，并且可操作以接收所述信标信号，以获取所述信标标识符和所述信标存在信息，并且还经由所述定位系统获取所述位置信息，并且自发地或根据请求输出所述信标标识符、所述信标存在信息和所述位置信息，以及
一个或多个固定信标终端，其分别固定地布置在所述一个或多个区域中，每个所述固定信标终端具有唯一信标标识符，并且可操作以广播参考信标信号，其中：
所述管理服务器存储与所述一个或多个固定管理终端和所述一个或多个固定信标终端的布置有关的位置信息；
所述管理服务器基于从所述一个或多个管理终端和所述一个或多个固定管理终端两者获取的所述信标标识符、所述信标存在信息和所述位置信息来确定所述一个或多个区域中的所述被监控对象的存在状态；并且
当所述一个或多个管理终端或所述一个或多个固定管理终端不仅接收到所述信标信号而且接收到所述参考信标信号时，所述管理服务器确定已经广播所述信标信号的所述一个或多个信标终端与已经广播所述参考信标信号的所述固定信标终端位于相同区域中。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
所述一个或多个区域是一个或多个工作区域；
所述被监控对象是在所述一个或多个工作区域中工作的多个现场工作人员；并且
所述一个或多个移动体是监督所述现场工作人员的一个或多个场所监工。
12.根据权利要求1所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
所述信标终端存储多个预定信号模式，并且可操作以根据从所述预定信号模式中选择的一个信号模式以恒定周期产生信号队列，所述信号队列包括两个或更多个信标信号和两个或更多个信号暂停时段，每个信标信号具有恒定的时间长度；并且
所述信标终端在每个周期或每隔若干周期从所述预定信号模式中随机选择一个信号模式以供在一个或若干后续周期中使用，并在所述一个或若干后续周期中根据新选择的所述信号模式产生另一个信号队列。
13.根据权利要求12所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
所述信标终端使用分配给每个所述信标终端的单独编号中包括的一个或多个数字、一个或多个字母和/或一个或多个符号从所述预定信号模式中随机选择一个信号模式。
14.根据权利要求12所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
当所述信标终端选择所述信标信号和所述信号暂停时段交替出现的所述信号模式时，所述信标终端随机改变所述两个或更多个信号暂停时段的比率。
15.根据权利要求14所述的用于被监控对象的管理系统，其中：
所述信标终端使用分配给每个所述信标终端的单独编号中包括的一个或多个数字、一个或多个字母和/或一个或多个符号随机改变所述两个或更多个信号暂停时段的所述比率。
16.一种识别信标终端的方法，用于控制位于根据权利要求1所述的用于被监控对象的管理系统中的所述一个或多个管理终端附近的多个信标终端，所述方法包括：
准备所述信标终端，其存储多个预定信号模式并且可操作以根据从所述预定信号模式中选择的一个信号模式以恒定周期产生信号队列，所述信号队列包括两个或更多个信标信号和两个或更多个信号暂停时段，每个信标信号具有恒定的时间长度；
在每个周期或每隔若干周期在所述信标终端处从所述预定信号模式中选择一个信号模式以供一个或若干后续周期使用；并且
在所述一个或若干后续周期中根据新选择的所述信号模式产生另一个信号队列。
17.根据权利要求16所述的识别信标终端的方法，其中：
所述信标终端使用分配给每个所述信标终端的单独编号中包括的一个或多个数字、一个或多个字母和/或一个或多个符号从所述预定信号模式中随机选择一个信号模式。
18.根据权利要求16所述的识别信标终端的方法，其中：
当所述信标终端选择所述信标信号和所述信号暂停时段交替出现的所述信号模式时，所述信标终端随机改变所述两个或更多个信号暂停时段的比率。
19.根据权利要求18所述的识别信标终端的方法，其中：
所述信标终端使用分配给每个所述信标终端的所述单独编号中包括的一个或多个数字、一个或多个字母和/或一个或多个符号随机改变所述两个或更多个信号暂停时段的所述比率。
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