CN109741572A - 一种基于北斗增强定位的校车安全系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导航应用以及校车安全领域，公开一种基于北斗、GPS等GNSS卫星导航增强定位技术的校车安全智能管理系统和方法，包括车载导航增强定位信号生成装置、学生智能终端、家长智能终端、老师智能终端和校车运行监管平台。本发明通过在校车内播发与实际卫星导航系统信号兼容的增强定位信号，实现校车及学生的准确可靠定位导航，通过在增强定位信号中编排增强标识信息实现学生与校车之间信息一致性匹配检测，有效解决家长对学生乘车安全的实时有效监测问题，包括学生上车下车确认检测、遗留车上报警检测、未按时上报警检测、上错校车报警检测、被他人车辆接走报警检测以及校车行使路径监测和校车超载报警监管等。本发明实施不需要更换学生和家长智能终端，基于现有各类校车安全管理系统可直接扩展应用。

Description

一种基于北斗增强定位的校车安全系统、方法

技术领域

本发明涉及导航应用以及校车安全领域，尤其涉及一种基于北斗、GPS等GNSS卫星导航增强定位技术的校车安全智能管理系统和方法。

背景技术

校车安全问题非常重要，现有各种校车行使安全管理系统存在不足，学生乘车安全监护效果无法满足精准要求：

1、现有各类基于刷卡和人脸识别等技术的校车行使安全管理系统，刷卡模式增加了需要学生操作刷卡环节，实际应用中实施困难，特别是针对儿童学生，人脸识别模式存在错误识别等问题，以及缺少导航手段无法对校车行使路径进行监测；

2、现有基于卫星导航技术的校车行使安全管理系统均缺少精准可靠定位导航手段，普遍存在学生及车辆定位误差大，特别是在城市隧道、地下停车场等复杂环境以及无法连续收到卫星导航信号时，会出现百米量级的定位误差，这就导致无法对学生乘坐校车过程中进行准确可靠实时监护；

3、现有校车行使安全管理系统均缺少学生信息与校车信息一致性实时认证手段，以及存在学生乘车安全监护措施不足等问题，比如学生上车确认检测、学生下车确认检测、学生遗留车上报警检测、学生未按时上报警检测、学生上错校车报警检测、学生被他人车辆接走报警检测等大部分监护措施均不具备。

发明内容

针对现有系统和技术的不足，本发明提供一种基于北斗、GPS等GNSS卫星导航增强定位技术的校车安全智能管理系统和方法。具体采用以下技术方案：

一种基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，包括相互连接的校车运行监管平台和设置在校车内的车载导航增强定位信号生成装置；所述车载导航增强定位信号生成装置设置有产生校车增强定位信号的生成模块，以及发射所述校车增强定位信号至学生智能终端的发射模块。

进一步地，所述校车增强定位信号中设置有导航电文编排有校车增强标识信息，并随信号周期性播发至学生智能终端。

进一步地，所述车载导航增强定位信号生成装置中包括组合导航单元，所述组合导航单元包括卫星导航，还包括惯性导航、地磁导航、重力导航、里程计信息、地理信息匹配中至少一种。

进一步地，学生智能终端与校车运行监管平台无线连接。

进一步地，所述学生智能终端与家长智能终端无线连接；和/或所述学生智能终端与老师智能终端无线连接，所述校车运行监管平台与所述家长智能终端或老师智能终端所述无线连接。

进一步地，所述车载导航增强定位信号生成装置发射的定位信号为北斗定位信号或GPS定位信号。

进一步地，所述学生智能终端设有解析校车增强定位信号的解析模块。

进一步地，所述学生智能终端设有学籍号的标识模块。

进一步地，所述校车运行监管平台通过应用软件与所述家长智能终端或老师智能终端连接。

进一步地，所述校车还设置与车载导航增强定位信号生成装置连接的车载增强信号实时监测单元，所述车载增强信号实时监测单元与校车运行监管平台通过无线连接。

本发明还提供一种校车安全智能管理方法，包括以下步骤：

S1：生成与实际卫星导航系统信号兼容的校车安全增强定位信号并在校车内播发；

S2：学生智能终端接收所述校车安全增强定位信号并自动反馈至校车运行监管平台；

S3：接收学生智能终端的反馈信息，并进行校车安全统计分析。

进一步地，还包括根据卫星导航系统接口控制文件编排导航电文；根据自定义的编码格式，在导航电文填入校车增强标识信息；依据卫星导航系统接口控制文件，生成并发射学生智能终端所能接收的校车安全增强定位信号。

进一步地，所述校车增强标识信息包括校车ID信息编码后由0、1构成的比特流。

进一步地，在S1步骤中，编排导航电文所需的数据通过接收实际卫星导航信号解调后获取，或通过互联网获取。

进一步地，在S1步骤中，在播发前，还根据校车覆盖区域范围，调节所述校车安全增强定位信号发射功率。

进一步地，在步骤S2中，学生智能终端解调并输出所述校车增强标识信息，或学生智能终端解调并释义所述校车增强标识信息，输出释义后的信息。

进一步地，还包括步骤S4，所述校车运行监管平台将统计分析结果反馈至老师智能终端和/或家长智能终端。

进一步地，还包括校车自监控步骤，校车智能终端接收所述校车安全增强定位信号并自动反馈至校车运行监管平台；所述校车运行监管平台将校车智能终端与学生智能终端反馈的数据进行比对分析，判断学生是否上错车，校车安全增强定位信号播发是否正常。

进一步地，还包括学生上车下车确认检测、遗留车上报警检测、未按时上报警检测、上错校车报警检测、被他人车辆接走报警检测、校车行使路径监测及校车超载报警监管。

本发明在上述基础上，所述校车安全智能管理系统由车载导航增强定位信号生成装置、学生智能终端、家长智能终端、老师智能终端和校车运行监管平台。所述车载导航增强定位信号生成装置用于实时产生并播发北斗、GPS等GNSS卫星导航增强定位信号，该增强定位信号与实际卫星导航系统信号兼容，与真实卫星导航系统实时播发导航信号的时间完全同步、信号格式相同、导航信息一致以及位置信息与安装载体位置一致，并且在导航电文编排有增强标识信息并随信号周期性播发，支持北斗、GPS之外其它卫星导航系统兼容增强定位信号生成与播发；所述学生智能终端接收真实卫星导航信号以及车内卫星导航增强定位信号实现定位导航，执行卫星导航增强信号接收方法解析识别增强标识信息，并通过网络实时上报位置信息和增强标识信息给家长智能终端和校车运行监管平台；所述家长智能终端接收校车运行监管平台通过无线网络发送的校车基本信息和行使信息、学生终端通过无线网络发送的位置信息和增强标识信息，实现对学生乘坐校车过程中安全状态的实时监护以及乘车安全提醒；所述老师智能终端校车运行监管平台通过无线网络发送的校车基本信息、校车行使信息以及学生乘车信息，实时对班级学生乘坐校车过程中安全状态的实时监护以及乘车安全提醒；所述校车运行监管平台通过无线网络接收校车车载导航增强定位信号生成装置发送的校车行使信息以及学生智能终端发送的学生乘车信息，实现对校车行使状态和学生乘坐校车安全的实时监测以及乘车安全提醒，同时通过无线网络实时向学生家长以及所在班级老师发送校车行使信息和学生乘车信息，实现家长和老师对学生乘车安全状态实时监护。

本发明在上述基础上，所述车载导航增强定位信号生成装置由卫星导航接收机单元、卫星导航增强信号生成单元、发射天线、网络通信接口以及外部数据接口等部分组成。所述接收天线用于接收真实卫星导航系统信号，通过有线方式连接到卫星导航接收机单元；所述卫星导航接收机单元完成导航信号捕获跟踪以及定位解算，为提高城市隧道、地下停车场等复杂环境下连续定位导航性能，卫星导航接收机单元可选择具有惯性组合导航功能的接收机终端；所述卫星导航增强信号生成单元以有线方式；所述网络通信接口用于与校车运行监管平台实时通信，上报校车行使信息；所述外部数据接口实现增强标识等相关参数信息配置和显示，以及接收时间同步信息和导航星历信息等。

本发明在上述基础上，所述校车基本信息至少包括校车编号信息、校车车牌信息等；所述校车行使信息至少包括定位时间信息、校车位置信息、校车路径信息、卫星接收状态信息等；所述学生乘车信息至少包括定位时间信息、学生位置信息、学生编号信息等。

本发明在上述基础上，所述卫星导航增强信号接收方法用于学生智能终端提取导航增强定位信号中增强标识信息的一种方法，由导航电文解析单元从卫星导航接收机单元请求提取导航电文数据，解析导航电文中的增强标识信息，该增强标识信息用于学生信息和所乘校车信息的一致性匹配检测，进一步通过网络通信接口将定位信息和增强标识信息发送给校车运行监管平台和家长智能终端，用于校车运行监管平台以及家长智能终端对校车行使状态以及学生乘坐校车状态实时进行监护，综合学生基本信息、校车基本信息、增强标识信息以及校车位置信息和学生位置信息等数据进行对校车安全实时监测。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、导航信号兼容：北斗增强定位信号与实际卫星导航系统信号兼容，现有学生智能终端不需要任何修改即可使用，通过智能终端软件升级可以实现增强定位信号导航电文中增强标识信息的解析、识别和处理；

2、定位导航准确可靠：采用北斗增强定位技术在校车内播发增强定位信号，通过组合导航技术实现连续稳定的定位导航，弥补校车行使到隧道、地下停车场以及城市遮挡复杂环境下出现的定位导航中断和不连续问题，通过信号功率增强提升了导航信号强度，确保学生智能终端等能够接收到稳定可靠导航信号，实现连续稳定信号接收以及定位导航；

3、播发增强标识信息：通过北斗增强定位信号导航电文编排同步播发与校车信息对应的增强标识信息，学生智能终端接收到增强定位信号时可以解析增强定位信号导航电文中的增强标识信息，进而可以用于学生信息与校车信息的匹配检测，实现各种乘车安全监测；

4、学生乘车全程监护：通过车辆位置信息与学生位置信息、学生乘车信息与校车基本信息等的匹配检测和统计分析，实现学生乘坐校车安全的实时监测，包括学生上车确认检测、学生下车确认检测、学生遗留车上报警检测、学生未按时上报警检测、学生上错校车报警检测、学生被他人车辆接走报警检测以及校车行使路径监测和校车超载报警监管等。

综上，本发明实现建设实施成本低，兼容现有导航信号，学生智能终端和校车安全监控系统经过简单软件升级即可实现学生乘车全程监护相关功能，可以扩展应用到学校教室实现学生校内安全监护以及部署到家中实现学生在家安全监护。

附图说明

图1为本发明实施例所示的校车安全智能管理系统示意图；

图2为本发明实施例所示的车载导航增强定位信号生成装置示意图；

图3为本发明实施例所示的车载导航增强定位信号接收方法示意图；

图4为本发明实施例所示的校车安全智能管理系统图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本实施例中，一种基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，包括相互连接的校车运行监管平台和设置在校车内的车载导航增强定位信号生成装置；所述车载导航增强定位信号生成装置设置有产生校车增强定位信号的生成模块，以及发射所述校车增强定位信号至学生智能终端的发射模块。在校车内设置校车固有的车载导航增强定位信号生成装置，校车增强定位信号会让学生智能终端的定位相对准确，而不至于发生巨大的位置偏离，造成学生不在校车的假象，从而避免家长担忧，且导航增强信号生成装置不止是一个定位装置，还是一个通过信号定位进行自动式RFID管理标签。校车运行监管平台与学生智能终端的连接包括且不局限于2G、3G、4G、5G、WiFi、蓝牙方式。

本实施例中，所述校车增强定位信号中设置有导航电文编排有校车增强标识信息，并随信号周期性播发至学生智能终端。其校车增强定位信号中的用于给学生发送本车的专属标识信息，即使得本校车增强定位信号具备管理本校车的RFID管理信息，通过学生智能终端及时接收，校车运行监管平台的统计分析，家长及时收到反馈，对于学生上校车的安全情况一目了然。家长还能根据反馈信息，及时了解校车的动态信息，从而准确计划接校车时间，或等校车时间。本发明校车基本信息至少包括校车编号信息、校车车牌信息等；所述校车行使信息至少包括定位时间信息、校车位置信息、校车路径信息、卫星接收状态信息等；所述学生乘车信息至少包括定位时间信息、学生位置信息、学生编号信息等。

如图4所示，具体地，车载导航增强定位信号生成装置中包括组合导航单元，即车载卫星惯性组合导航单元，所述组合导航单元包括卫星导航，还包括惯性导航、地磁导航、重力导航、里程计信息、地理信息匹配中至少一种。例如，可以将卫星导航与惯性导航一起组合，也可以与地磁导航组合，或者惯性导航、地磁导航、重力导航、里程计信息、地理信息匹配全部都可以组合，可有效提供校车从室外到室内，室内到室内环境下的连续导航服务。

本实施例中，学生智能终端与校车运行监管平台无线连接。学生智能终端接收真实卫星导航信号和校车增强定位信号实现定位导航，通过网络实时上报位置信息和校车增强标识信息至校车运行监管平台。

本实施例中，所述学生智能终端与家长智能终端无线连接；和/或所述学生智能终端与老师智能终端无线连接，所述校车运行监管平台与所述家长智能终端或老师智能终端所述无线连接。让家长无需再通过传统的点名等方式确认学生是否上车，以及通过校车监管平台还能及时知悉学生在车上的情况，例如校车到达目的点了，是否还有滞留在校车的学生，将会及时告知学生家长，老师，学校，进行对学生的共同监管，避免滞留校车被闷死的重大安全事故。

本实施例中，所述车载导航增强定位信号生成装置发射的定位信号为北斗定位信号或GPS定位信号。当然也可以不局限于北斗、GPS、Galileo、GLONASS、QZSS、IRNSS、GAGAN、EGNOS、WAAS系统所定义卫星导航信号中的至少一种。比如生成导航增强信号之前，可任意选择北斗、GPS、Galileo、GLONASS、QZSS、IRNSS、GAGAN、EGNOS、WAAS任意一种或多种组合计算仿真数据，从而在导航增强信号再生中的M个主基带信号单元生成M*N个任意GNSS信号，即任意一种GNSS信号可以选择多个通道并行独立输出，以满足多个体制信号发射的需要，不存在位置盲区与死区，即可满足全世界不同卫星信号体制下的家庭、学生、学校的智能管理。

本实施例中，所述学生智能终端设有解析校车增强定位信号的解析模块。可以直接对导航增强信号进行解析，得到该信号中的专属标识信息。

本实施例中，所述学生智能终端设有学籍号的标识模块。例如该标识模块自带学籍信息，学生从入学开始，就在教育系统里注册了唯一的学籍信息，通过该学籍信息，可以追查学生所在学校，姓名，年龄，更加完善了校园安全管理机制。

本实施例中，所述校车运行监管平台通过应用软件与所述家长智能终端或老师智能终端连接。例如可以通过开发设置专属的校园安全管理APP或微信程序与家长智能终端和/或老师智能终端连接，无需额外增加家长，学校的硬件成本。

本实施例中，所述校车还设置与车载导航增强定位信号生成装置连接的车载增强信号实时监测单元，所述车载增强信号实时监测单元与校车运行监管平台通过无线连接。

本发明还提供一种校车安全智能管理方法，包括以下步骤：

S1：生成与实际卫星导航系统信号兼容的校车安全增强定位信号并在校车内播发；

S2：学生智能终端接收所述校车安全增强定位信号并自动反馈至校车运行监管平台；

S3：接收学生智能终端的反馈信息，并进行校车安全统计分析。

进一步地，在步骤S1中，还包括根据卫星导航系统接口控制文件编排导航电文；根据自定义的编码格式，在导航电文填入校车增强标识信息；依据卫星导航系统接口控制文件，生成并发射学生智能终端所能接收的校车安全增强定位信号。

本实施例中，所述校车增强标识信息包括校车ID信息编码后由0、1构成的比特流。

本实施例中，在S1步骤中，编排导航电文所需的数据通过接收实际卫星导航信号解调后获取，或通过互联网获取。

本实施例中，在S1步骤中，在播发前，还根据校车覆盖区域范围，调节所述校车安全增强定位信号发射功率。例如在校车都在停车地点等候时，相邻的校车之间并不会发生信号干扰，准备知悉学生上车的具体校车。

本实施例中，在步骤S2中，学生智能终端解调并输出所述校车增强标识信息，或学生智能终端解调并释义所述校车增强标识信息，输出释义后的信息。

本实施例中，还包括步骤S4，所述校车运行监管平台及时将统计分析结果反馈至老师智能终端和/或家长智能终端。

本实施例中，还包括校车自监控步骤，校车智能终端接收所述校车安全增强定位信号并自动反馈至校车运行监管平台；所述校车运行监管平台将校车智能终端与学生智能终端反馈的数据进行比对分析，判断学生是否上错车，校车安全增强定位信号播发是否正常。

本实施例中，还包括学生上车下车确认检测、遗留车上报警检测、未按时上报警检测、上错校车报警检测、被他人车辆接走报警检测、校车行使路径监测及校车超载报警监管。

本实施例中，如图1所示，本发明的基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，包括车载接收天线、车载导航增强定位信号生成装置、学生智能终端、家长智能终端、老师智能终端和校车运行监管平台。其中，学生智能终端，家长智能终端、老师智能终端包括但不限于个人计算机，笔记本电脑，平板电脑，手机，便携式可穿戴设备等移动终端，只要满足学生智能终端能接收校园管理的校车及室内的导航增强定位信号，以及与家长智能终端、老师智能终端进行无线通信即可，能接收室外的卫星导航定位信号都可以。

如图2，图3所示，本发明实施例卫星导航接收机单元为学生智能终端中用于接收导航信号并完成信号捕获接收、导航电文接收及定位解算的各类通用接收机终端/芯片，输出导航电文给导航电文解析单元，该单元按照增强信号电文编排协议解析导航电文中的增强标识信息，进行学生信息和所乘校车信息的一致性匹配检测以及异常警示，通过网络通信接口将学生位置信息和增强标识信息发送给校车运行监管平台和家长智能终端，实现学生乘车安全各项监护功能。

综上，本发明采用北斗、GPS等GNSS卫星导航增强定位技术构建校车安全智能管理系统，在校车内播发带有车辆增强标识信息的卫星导航增强定位信号，实现校车和乘车学生的精准可靠定位导航，通过基于增强定位信号获得的精准可靠的学生位置信息、校车位置信息、增强标识信息以及学生和校车相关信息的综合分析，实现各种学生乘车安全监护。本发明应用实施不需要更换学生智能终端和家长智能终端，兼容现有的卫星导航系统信号以及各类基于卫星导航技术的校车安全管理系统，所采用的卫星导航增强定位技术、方法和系统，可以扩展应用到校车内部，实现基于精准可靠定位信息和增强标识信息的校车安全管理。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术、方法和系统的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术、方法和系统保护的范围内。

Claims (19)

1.一种基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于：包括相互连接的校车运行监管平台和设置在校车内的车载导航增强定位信号生成装置；所述车载导航增强定位信号生成装置设置有产生校车增强定位信号的生成模块，以及发射所述校车增强定位信号至学生智能终端的发射模块。

2.根据权利要求1所述的基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，所述校车增强定位信号中设置有导航电文编排有校车增强标识信息，并随信号周期性播发至学生智能终端。

3.根据权利要求1所述的基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，所述车载导航增强定位信号生成装置中包括组合导航单元，所述组合导航单元包括卫星导航，还包括惯性导航、地磁导航、重力导航、里程计信息、地理信息匹配中至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，学生智能终端与校车运行监管平台无线连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，所述学生智能终端与家长智能终端无线连接；和/或所述学生智能终端与老师智能终端无线连接，所述校车运行监管平台与所述家长智能终端或老师智能终端所述无线连接。

6.根据权利要求5所述的基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，所述车载导航增强定位信号生成装置发射的定位信号为北斗定位信号或GPS定位信号。

7.根据权利要求6所述的基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，所述学生智能终端设有解析校车增强定位信号的解析模块。

8.根据权利要求6所述的基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，所述学生智能终端设有学籍号的标识模块。

9.根据权利要求8所述的基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，所述校车运行监管平台通过应用软件与所述家长智能终端或老师智能终端连接。

10.根据权利要求9所述的基于北斗增强定位的校车安全智能管理系统，其特征在于，所述校车还设置与车载导航增强定位信号生成装置连接的车载增强信号实时监测单元，所述车载增强信号实时监测单元与校车运行监管平台通过无线连接。

11.一种校车安全智能管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：生成与实际卫星导航系统信号兼容的校车安全增强定位信号并在校车内播发；

S2：学生智能终端接收所述校车安全增强定位信号并自动反馈至校车运行监管平台；

S3：接收学生智能终端的反馈信息，并进行校车安全统计分析。

12.根据权利要求11所述的校车安全智能管理方法，其特征在于：步骤S1中，还包括根据卫星导航系统接口控制文件编排导航电文；根据自定义的编码格式，在导航电文填入校车增强标识信息；依据卫星导航系统接口控制文件，生成并发射学生智能终端所能接收的校车安全增强定位信号。

13.根据权利要求12所述的校车安全智能管理方法，其特征在于：所述校车增强标识信息包括校车ID信息编码后由0、1构成的比特流。

14.根据权利要求13所述的校车安全智能管理方法，其特征在于：在S1步骤中，编排导航电文所需的数据通过接收实际卫星导航信号解调后获取，或通过互联网获取。

15.根据权利要求14所述的校车安全智能管理方法，其特征在于：在S1步骤中，在播发前，还根据校车覆盖区域范围，调节所述校车安全增强定位信号发射功率。

16.根据权利要求15所述的校车安全智能管理方法，其特征在于：在步骤S2中，学生智能终端解调并输出所述校车增强标识信息，或学生智能终端解调并释义所述校车增强标识信息，输出释义后的信息。

17.根据权利要求16所述的校车安全智能管理方法，其特征在于：还包括步骤S4，所述校车运行监管平台将统计分析结果反馈至老师智能终端和/或家长智能终端。

18.根据权利要求11至16任意一项所述的校车安全智能管理方法，其特征在于：还包括校车自监控步骤，校车智能终端接收所述校车安全增强定位信号并自动反馈至校车运行监管平台；所述校车运行监管平台将校车智能终端与学生智能终端反馈的数据进行比对分析，判断学生是否上错车，校车安全增强定位信号播发是否正常。

19.根据权利要求11至16任意一项所述的校车安全智能管理方法，其特征在于：还包括学生上车下车确认检测、遗留车上报警检测、未按时上报警检测、上错校车报警检测、被他人车辆接走报警检测、校车行使路径监测及校车超载报警监管。