CN110139213B - 一种基于手环的双模式定位系统及实现方法 - Google Patents

一种基于手环的双模式定位系统及实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于手环的双模式定位系统及实现方法，其系统包括：卫星定位模组，用于设置在手环中，当佩戴手环的佩戴者处于感应区域外时，对佩戴者的当前位置进行定位，获取佩戴者的第一位置信息；存储模组，用于设置在手环中，并存储卫星定位模组所获取的第一位置信息；双频RFID装置，感应佩戴者所佩戴的手环上所设置的通讯模组；手环，用于判断双频RFID装置是否感应到佩戴者所佩戴的手环上所设置的通讯模组，若是，控制卫星定位模组停止工作，并将双频RFID装置当前所处的区域位置作为佩戴者的第二位置信息；若否，控制卫星定位模组开始工作，获取第一位置信息，通过采用双模式定位方式，便于确定佩戴者所处的位置。

Description

一种基于手环的双模式定位系统及实现方法
技术领域
本发明涉及智能定位技术领域，特别涉及一种基于手环的双模式定位系统及实现方法。
背景技术
近年来关于学生(老人)群体的走失和伤害案件频发，引发了全社会的极度关注，如何保障学生(老人)等人群的安全成为焦点，随着卫星定位技术的蓬勃发展，也被越来越广泛的应用，在一定程度上解决了部分担忧，但在没有卫星信号的室内区域却无法获取人员的位置信息，因为室内区域的卫星信号差，还例如卫星信号还可能会被许多不规则的建筑物、墙壁或树木削弱等情况；此时由于卫星定位信号被屏蔽或被削减，导致无法精准判定人员的位置信息，因此采用单一的卫星定位不能兼顾其他应用场景成为了新的问题。
发明内容
本发明提供一种基于手环的双模式定位系统及实现方法，用以采用双模式定位方式，便于确定人员的位置信息。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，包括：
卫星定位模组，用于设置在手环中，当佩戴所述手环的佩戴者处于感应区域外时，对所述佩戴者在感应区域外的当前位置进行定位，获取所述佩戴者的第一位置信息；
存储模组，用于设置在所述手环中，并存储所述卫星定位模组所获取的第一位置信息；
双频RFID装置，用于设置在预设区域，对所述预设区域进行覆盖，形成所述感应区域，并感应所述佩戴者所佩戴的手环上所设置的通讯模组；
所述手环，用于判断所述双频RFID装置是否感应到所述佩戴者所佩戴的手环上所设置的通讯模组，若是，判定佩戴所述手环的佩戴者处于感应区域内，对所述佩戴者在感应区域内的当前位置进行定位，控制所述卫星定位模组停止工作，并将所述双频RFID装置当前所处的区域位置作为所述佩戴者的第二位置信息，并将所述第二位置信息传输到后台服务器；
若否，判定佩戴所述手环的佩戴者处于感应区域外，控制所述卫星定位模组开始工作，并获取所述卫星定位模组所获取的所述佩戴者的第一位置信息，并将所述第一位置信息传输到后台服务器。
在一种可能实现的方式中，
所述后台服务器，用于将接收到的所述第一位置信息和第二位置信息传输到显示台进行显示。
在一种可能实现的方式中，所述手环包括：
运动传感器，用于监测所述佩戴者处于感应区域外的运动信息；
心率传感器，用于监测佩戴者处于感应区域外的心率信息；
体温传感器，用于监测佩戴者处于感应区域外的体温信息；
所述存储模组，还用于存储所述运动传感器所监测到运动信息、所述心率传感器所监测到的心率信息和所述体温传感器所监测到的体温信息；
所述后台服务器，还用于当所述佩戴者处于感应区域时，通过双频RFID装置获取所述存储模组所存储的佩戴者处于感应区域外的运动信息、心率信息和体温信息；
所述后台服务器，还用于发送请求查询所述手环处于感应区域外的定位数据查询指令到所述手环；
所述手环，用于根据接收到的所述定位数据查询指令，控制所述卫星定位模组开始工作，并获取所述佩戴者的第一位置信息。
在一种可能实现的方式中，所述手环还包括：
功耗管理模组，用于对所述佩戴者所佩戴的所述手环的电量进行监控管理；
所述控制器，还用于当所述手环中的所述功耗管理模组监控到所述手环的剩余电量小于预设剩余电量时，向所述显示屏模组发送警示信息；
所述显示屏模组，还用于输出所述控制器所发送的警示信息。
在一种可能实现的方式中，所述手环还包括：
震动马达，用于当所述手环的通讯模组感应到所述双频RFID装置时和/或所述通讯模组接收到所述后台服务器传输的消息时，启动震动提醒；
控制器，还用于对所述震动马达的震动次数进行记录，当所述震动次数等于预设次数时，控制所述震动马达停止震动；
显示屏模组，用于接收所述佩戴者所输入的控制指令；
所述控制器，用于根据所述佩戴者在所述显示屏模组上所输入的控制指令，控制所述震动马达停止震动；
且所述控制器，还用于控制显示屏模组处于常显示状态。
在一种可能实现的方式中，
当所述手环处于感应区域时，所述手环的工作模式为RFID区域定位工作模式；
当所述手环未处于感应区域时，所述手环的工作模式为卫星定位模式。
在一种可能实现的方式中，
所述的通讯模组包括：NFC通讯模块、广域网通讯模块、低频通讯模块和微波通讯模块，
所述NFC通讯模块，用于感应所述感应区域的双频RFID装置；
所述广域网通信模块，用于与所有所述感应区域的双频RFID装置建立通信连接，并向所述后台服务器发送所述存储模组中所存储的数据，所存储的数据包括：所述佩戴者处于感应区域外的第一位置信息、运动信息、心率信息和体温信息；
低频通讯模块，用于当被所述双频RFID装置激活后，所述手环自动切换为RFID区域定位工作模式，且控制卫星定位模组停止工作；
微波通讯模块，用于按预设频次与所述感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接。
在一种可能实现的方式中，所述手环采用防拆卸卡扣腕带设计。
在一种可能实现的方式中，
当对佩戴所述手环的所述佩戴者的当前位置进行定位时，采用如下定位算法来确定所述手环的当前位置，进一步确定所述佩戴者的当前位置，其通过所述定位算法确定所述手环的当前位置的坐标的步骤包括：
步骤S1：设所述手环基于卫星定位模组或双频RFID装置所收集到的瞬时坐标为a1(x1,y1),a2(x2,y2),…,an(xn,yn)；
其中，n为所述手环在单位时间收集到的坐标数量，设所述手环当前位置坐标为d(xd,yd),且各瞬时坐标到d的距离分别为di，其中i＝1,2,3,…,n，di的算法如下：
Figure BDA0002062967000000041
则所述手环当前位置的坐标算法为：
Figure BDA0002062967000000042
Figure BDA0002062967000000043
将di的计算公式代入xd,yd的计算公式中，获得所述手环的当前位置坐标。
步骤S2：对获得的所述手环的当前位置坐标中的xd,yd进行信度检验，其检验规则如下：
计算所述瞬时坐标的置信区间，计算公式如下：
xd的置信区间为：
Figure BDA0002062967000000051
yd的置信区间为：
Figure BDA0002062967000000052
其中，
Figure BDA0002062967000000053
为所述瞬时坐标的xn,yn的均值，计算公式为：
Figure BDA0002062967000000054
其中，σx、σy为瞬时坐标的xn,yn的标准差，计算公式为：
Figure BDA0002062967000000055
步骤S3：计算所述瞬时坐标的95％置信区间，
Figure BDA0002062967000000056
为固定常数，且95％的置信区间对应的
Figure BDA0002062967000000057
值为1.96，其中α为固定常数，且α值为0.05，
若
Figure BDA0002062967000000058
且
Figure BDA0002062967000000059
则计算获得的xd,yd值，信度检验成功，则判定所述手环当前位置坐标即为d(xd,yd)；
否则，计算获得的xd,yd值，信度检验成功失败；
当上述步骤S3中计算获得的xd,yd值，信度检验成功失败时，需对计算获得的xd,yd值通过采用修正算法进行修正，其采用修正算法进行修正的步骤包括如下：
步骤S31：若
Figure BDA00020629670000000510
则修正的坐标x′d为：
Figure BDA0002062967000000061
否则，若
Figure BDA0002062967000000068
则修正的坐标x′d为：
Figure BDA0002062967000000063
步骤S32：同步骤31，若
Figure BDA0002062967000000069
则修正的坐标y′d为：
Figure BDA0002062967000000065
否则，若
Figure BDA00020629670000000610
则修正的坐标y′d为：
Figure BDA0002062967000000067
步骤S32：根据步骤S31和步骤S32获得修正后的所述手环当前位置坐标d'(x′d，y′d)。
在一种可能实现的方式中，所述的系统对应的实现方法，包括步骤1-步骤5：
步骤1：当佩戴所述手环的佩戴者处于感应区域外时，手环中的卫星定位模组通过接受卫星广播，按预设频次计算所述佩戴者当前的第一位置信息，并将所述第一位置信息存储到手环的存储模组中；
步骤2：当后台服务器发送请求查询手环处于感应区域外的定位数据查询指令时，所述手环通过广域网通信模组向所述后台服务器发送所述卫星定位模组所计算的所述佩戴者当前的第一位置信息一次；
当所述后台服务器未发送请求时，所述手环中的卫星定位模组不工作；
步骤3：当佩戴所述手环的佩戴者由感应区域外到达感应区域内时，并当所述佩戴所述手环的佩戴者到达所述感应区域时，所述手环中的低频通讯模块被所述双频RFID装置激活，所述手环自动切换为RFID区域定位工作模式，并控制卫星定位模组停止工作；
步骤4：所述手环中的微波通讯模块按照预设频次，和当前所述感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接，当所述手环中的低频通讯模块被下一个所述感应区域的双频RFID装置激活时，中断与当前所述感应区域的双频RFID装置之间的无线通信连接，并同时与下一个所述感应区域建立无线通信连接；
当所述手环中的低频通讯模块无法与感应区域内的双频RFID装置建立无线通信连接时，所述手环自动切换为卫星定位模式，并控制所述卫星定位模组开始工作；
步骤5：将所述手环中运动传感器获取的运动信息、心率传感器获取的心率信息和体温传感器获取的体温信息存储到存储模组中，并当佩戴所述手环的佩戴者到达任一所述感应区域时，所述手环与所述感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接，并上传所述存储模组中所存储的运动信息、心率信息和体温信息到所述后台服务器。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种基于手环的双模式定位系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中手环的结构示意图一；
图3为本发明实施例中手环的结构示意图二；
图4为本发明实施例中通讯模组的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，如图1所示，包括：
卫星定位模组，用于设置在手环中，当佩戴手环的佩戴者处于感应区域外时，对佩戴者在感应区域外的当前位置进行定位，获取佩戴者的第一位置信息；
存储模组，用于设置在手环中，并存储卫星定位模组所获取的第一位置信息；
双频RFID装置，用于设置在预设区域内，对预设区域进行覆盖，形成感应区域，并感应佩戴者所佩戴的手环上所设置的通讯模组；
手环，用于判断双频RFID装置是否感应到佩戴者所佩戴的手环上所设置的通讯模组，若是，判定佩戴手环的佩戴者处于感应区域内，对佩戴者在感应区域内的当前位置进行定位，控制卫星定位模组停止工作，并将双频RFID装置当前所处的区域位置作为佩戴者的第二位置信息，并将第二位置信息传输到后台服务器；
若否，判定佩戴手环的佩戴者处于感应区域外，控制卫星定位模组开始工作，并获取卫星定位模组所获取的佩戴者的第一位置信息，并将第一位置信息传输到后台服务器。
上述预设区域中包含至少一个感应区域，例如预设区域是商城，商城中的每个楼层都是一个感应区域。
上述第一位置信息表示佩戴者处于感应区域外；上述第二位置信息表示佩戴者处于感应区域内，便于实现区域定位，并方便对佩戴者进行实时考勤。
上述卫星定位模组可以是GPS定位装置，上述通讯模组包括NFC通讯模块、广域网通讯模块、低频通讯模块和微波通讯模块等。
本实施例采用两种定位方式，即卫星定位和双频RFID定位方式，通过判定佩戴手环的佩戴者是否处于感应区域内，自动切换到卫星定位或双频RFID定位，其好处是，方便通过同一手环实现感应区域和感应区域外两种场景的定位自动切换的需求。
上述采用自动切换的定位方式，还是因为卫星定位的功耗较高，待机时间短，尤其是，如果长时间在某个地方(如室内)搜索不到卫星信号，其采用卫星定位的方式，功耗消耗会很大，因此通过设置存储模组将手环以低于10秒/次的频次计算的第一位置信息进行存储，可降低功耗的消耗；而此时若可以自动切换到双频RFID定位，其功耗将会大大降低，因为NFC通讯模块是一种感应设备，可节省电能；同时还可实现感应区域的精准定位，提高了佩戴者的使用体验。
通过设置双频RFID装置对预设区域进行覆盖，可以较为准确获取到感应区域，并对其感应区域的界限进行准确确定。
且上述双频RFID，例如可以实施为125K Hz低频+2.4G Hz微波。
上述技术方案的有益效果是：采用双模式定位方式，便于确定佩戴者的位置信息。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，
后台服务器，用于将接收到的第一位置信息和第二位置信息传输到显示台进行显示。
上述显示台，例如可以是电脑、手机、平板等移动设备。
上述第一位置信息是根据卫星定位模组获取的感应区域外的信息；
第二位置信息是根据双频RFID装置获取的的感应区域内的信息。
上述技术方案的有益效果是：便于及时获取佩戴者的位置，并对其进行有效监督。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，如图2所示，手环5包括：
运动传感器，用于监测佩戴者处于感应区域外的运动信息；
心率传感器，用于监测佩戴者处于感应区域外的心率信息；
体温传感器，用于监测佩戴者处于感应区域外的体温信息；
存储模组，还用于存储运动传感器所监测到运动信息、心率传感器所监测到的心率信息和体温传感器所监测到的体温信息；
后台服务器，还用于当佩戴者处于感应区域时，通过双频RFID装置获取存储模组所存储的佩戴者处于感应区域外的运动信息、心率信息和体温信息；
后台服务器，还用于发送请求查询手环处于感应区域外的定位数据查询指令到手环；
手环，用于根据接收到的定位数据查询指令，控制卫星定位模组开始工作，并获取佩戴者的第一位置信息。
需要说明的是，当后台服务器无任何请求时，手环在感应区域外的第一位置信息对应的定位数据通过无请求时存储本地的存储模组中，当佩戴者进入感应区域时将其定位数据上传，降低了手环感应区域外的定位功耗，提高了用户使用体验。
上述双频RFID装置感应采集存储模组所存储的佩戴者处于感应区域外的运动信息、心率信息和体温信息等数据时，其采集速度可达到200/s以上。
上述运动传感器包括但不限于，加速度传感器、陀螺仪、地磁传感器等。
上述心率传感器包括但不限于，Polar H10等。
上述体温传感器包括但不限于，接触式体温传感器、非接触式体温传感器等。
上述定位数据查询指令，是对第一位置信息的查询。
手环集成多种传感器(运动传感器、心率传感器、体温传感器)采集佩戴人员的体质健康数据，并通过双频RFID装置将自动采集数据的数据上传到后台服务器。
上述技术方案的有益效果是：通过将在感应区域外获取的数据进行存储，到感应区域将其数据进行传输，是为了降低手环的功耗；当手环处于感应区域外时，只有接收到定位数据查询指令，才会获取第一位置信息，对降低手环的功耗进行进一步限定。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，如图3所示，手环还包括：
功耗管理模组，用于对佩戴者所佩戴的手环的电量进行监控管理；
控制器，还用于当手环中的功耗管理模组监控到手环的剩余电量小于预设剩余电量时，向显示屏模组发送警示信息；
显示屏模组，还用于输出控制器所发送的警示信息。
上述显示屏模组，例如可以是触摸式显示屏，且可实施为半透半反式TFT彩色显示低功耗显示屏模组。
上述的显示屏模组在任何环境下都处于常显示状态，光线黑暗的情况下佩戴者可通过触摸屏点亮显示屏模组的背光。
且上述显示屏模组还会实时显示运动传感器所采集的运动信息、心率传感器所采集的心率信息及体温传感器所采集的体温信息，
上述警示信息，例如可以是电量不足。
上述技术方案的有益效果是：便于对手环的电量进行实时监控，并提醒佩戴者及时对手环充电，保证手环正常工作。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，手环还包括：
震动马达，用于当手环的通讯模组感应到双频RFID装置时和/或通讯模组接收到后台服务器传输的消息时，启动震动提醒；
控制器，还用于对震动马达的震动次数进行记录，当震动次数等于预设次数时，控制震动马达停止震动；
显示屏模组，用于接收佩戴者所输入的控制指令；
控制器，用于根据佩戴者在显示屏模组上所输入的控制指令，控制震动马达停止震动；
且控制器，还用于控制显示屏模组处于常显示状态。
上述常显示状态是指，手环的显示屏模组处于常亮状态。
上述预设次数可以是认为设定的或出厂前设定好的。
上述控制指令可以是，佩戴者在显示屏模组上进行的滑动操作。
上述技术方案的有益效果是：方便及时提醒佩戴者有新消息。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，
当手环处于感应区域时，手环的工作模式为RFID区域定位工作模式；
当手环未处于感应区域时，手环的工作模式为卫星定位模式。
上述技术方案的有益效果是：对手环的工作模式进行划分。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，如图4所示，
通讯模组包括：NFC通讯模块、广域网通讯模块、低频通讯模块和微波通讯模块，
NFC通讯模块，用于感应感应区域的双频RFID装置；
广域网通讯模块，用于与所有感应区域的双频RFID装置建立通信连接，并向后台服务器发送存储模组中所存储的数据，所存储的数据包括：佩戴者处于感应区域外的第一位置信息、运动信息、心率信息和体温信息；
低频通讯模块，用于当被双频RFID装置激活后，手环自动切换为RFID区域定位工作模式，且控制卫星定位模组停止工作；
微波通讯模块，用于按预设频次与感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接。
上述NFC通讯模块可实施为13.56M独立无源，其好处是，无论手环处于有电或无电状态，均不影响手环刷卡消费或刷卡开门等一卡通的应用。
上述技术方案的有益效果是：通过设置多种不同的通讯模组，便于实现多种不同的功能。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统，
手环采用防拆卸卡扣腕带设计。
其好处是，方便佩戴者轻松佩戴。
卫星定位模组，双频RFID装置无论是GPS卫星定位模式还是RFID定位模式，当佩戴者处于信号接收较差的环境，如高架桥下面、有信号干扰的房屋里面等，都会导致定位出现很大偏差，从而影响使用。为了解决在这种环境下的定位问题，该手环会在发现接收信号变的困难的情况下，提升信号收集频率为原来的3倍。
本实施例中，无论是采用卫星定位模式还是RFID区域定位模式，当佩戴手环的佩戴者处于信号接收较差的环境时，如高架桥下面、有信号干扰的房屋里面等，通过采用这两种定位模式都会导致定位出现很大偏差，从而影响使用。为了解决在较差环境下的定位问题，其手环在发现接收信号变的困难的情况下，来提升信号的收集频率，因此，采用如下的定位算法来确定所述手环当前位置，进一步确定所述佩戴者的当前位置。
当对佩戴所述手环的所述佩戴者的当前位置进行定位时，采用如下定位算法来确定所述手环的当前位置，进一步确定所述佩戴者的当前位置，其通过所述定位算法确定所述手环的当前位置的坐标的步骤包括：
步骤S1：设所述手环基于卫星定位模组或双频RFID装置所收集到的瞬时坐标为a1(x1,y1),a2(x2,y2),…,an(xn,yn)；
其中，n为所述手环在单位时间收集到的坐标数量，设所述手环当前位置坐标为d(xd,yd),且各瞬时坐标到d的距离分别为di，其中i＝1,2,3,…,n，
di的算法如下：
Figure BDA0002062967000000141
则所述手环当前位置的坐标算法为：
Figure BDA0002062967000000142
Figure BDA0002062967000000143
将di的计算公式代入xd,yd的计算公式中，获得所述手环的当前位置坐标；
上述确定所述佩戴者的当前位置，其当前位置既可以是感应区域内，也可以是感应区域外；
步骤S2：对获得的所述手环的当前位置坐标中的xd,yd进行信度检验，其检验规则如下：
计算所述瞬时坐标的置信区间，计算公式如下：
xd的置信区间为：
Figure BDA0002062967000000144
yd的置信区间为：
Figure BDA0002062967000000145
其中，
Figure BDA0002062967000000146
为所述瞬时坐标的xn,yn的均值，计算公式为：
Figure BDA0002062967000000147
其中，σx、σy为瞬时坐标的xn,yn的标准差，计算公式为：
Figure BDA0002062967000000151
步骤S3：计算所述瞬时坐标的95％置信区间，
Figure BDA0002062967000000152
为固定常数，且95％的置信区间对应的
Figure BDA0002062967000000153
值为1.96，其中α为固定常数，且α值为0.05，
若
Figure BDA0002062967000000154
且
Figure BDA0002062967000000155
则计算获得的xd,yd值，信度检验成功，则判定所述手环当前位置坐标即为d(xd,yd)；
否则，计算获得的xd,yd值，信度检验成功失败；
上述设置95％置信区间，是为了提高获取手环当前位置坐标的精度；
当上述步骤S3中计算获得的xd,yd值，信度检验成功失败时，需对计算获得的xd,yd值通过采用修正算法进行修正，其采用修正算法进行修正的步骤包括如下：
步骤S31：若
Figure BDA00020629670000001510
则修正的坐标x′d为：
Figure BDA0002062967000000157
否则，若
Figure BDA00020629670000001511
则修正的坐标x′d为：
Figure BDA0002062967000000159
步骤S32：同步骤31，若
Figure BDA0002062967000000165
则修正的坐标y′d为：
Figure BDA0002062967000000162
否则，若
Figure BDA0002062967000000166
则修正的坐标y′d为：
Figure BDA0002062967000000164
步骤S32：根据步骤S31和步骤S32获得修正后的所述手环当前位置坐标d'(x′d，y′d)。
其中，当计算获得的xd,yd值，信度检验成功失败时，通过对获取的手环的当前位置坐标进行修正，有效获取手环当前位置坐标，从而确定所述手环的当前位置，进一步确定了佩戴者当前位置。
本发明实施例提供一种基于手环的双模式定位系统其对应的实现方法，包括步骤1-步骤5：
步骤1：当佩戴手环的佩戴者处于感应区域外时，手环中的卫星定位模组通过接受卫星广播，按预设频次计算佩戴者当前的第一位置信息，并将第一位置信息存储到手环的存储模组中；
步骤2：当后台服务器发送请求查询手环处于感应区域外的定位数据查询指令时，手环通过广域网通信模组向后台服务器发送卫星定位模组所计算的佩戴者当前的第一位置信息一次；
当后台服务器未发送请求时，手环中的卫星定位模组不工作；
步骤3：当佩戴手环的佩戴者由感应区域外到达感应区域内时，并当佩戴手环的佩戴者到达感应区域时，手环中的低频通讯模块被双频RFID装置激活，手环自动切换为RFID区域定位工作模式，并控制卫星定位模组停止工作；
步骤4：手环中的微波通讯模块按照预设频次，和当前感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接，当手环中的低频通讯模块被下一个感应区域的双频RFID装置激活时，中断与当前感应区域的双频RFID装置之间的无线通信连接，并同时与下一个感应区域建立无线通信连接；
当手环中的低频通讯模块无法与感应区域内的双频RFID装置建立无线通信连接时，手环自动切换为卫星定位模式，并控制卫星定位模组开始工作；
步骤5：将手环中运动传感器获取的运动信息、心率传感器获取的心率信息和体温传感器获取的体温信息存储到存储模组中，并当佩戴手环的佩戴者到达任一感应区域时，手环与感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接，并上传存储模组中所存储的运动信息、心率信息和体温信息到后台服务器。
上述手环中的卫星定位模组通过接受卫星广播，按预设频次计算佩戴者当前的第一位置信息，其中预设频次例如可以是3秒。
上述中断与当前感应区域的双频RFID装置之间的无线通信连接，其中中断的无线通信连接可以是，2.4G微波无线连接。
上述技术方案的有益效果是：便于双模式定位功能的一体化；且手环根据通讯模组可自动识别感应区域内外环境并自动切换到定位工作模式进行工作；手环感应区域外的定位数据通过无请求时存储本地到存储模组，进入感应区域时上传，降低了手环感应区域外的定位功耗，提高了用户使用体验；手环进入感应区域内自动停止卫星定位模式，开启RFID定位模式，降低了手环整体功耗，进一步提高了用户使用体验；且手环集成了多种传感器对佩戴者进行参数的采集，并通过双频RFID装置高并发大批量的自动采集存储模组中的数据。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于手环的双模式定位系统，其特征在于，包括：
卫星定位模组，用于设置在手环中，当佩戴所述手环的佩戴者处于感应区域外时，对所述佩戴者在感应区域外的当前位置进行定位，获取所述佩戴者的第一位置信息；
存储模组，用于设置在所述手环中，并存储所述卫星定位模组所获取的第一位置信息；
双频RFID装置，用于设置在预设区域，对所述预设区域进行覆盖，形成所述感应区域，并感应所述佩戴者所佩戴的手环上所设置的通讯模组；
所述手环，用于判断所述双频RFID装置是否感应到所述佩戴者所佩戴的手环上所设置的通讯模组，若是，判定佩戴所述手环的佩戴者处于感应区域内，对所述佩戴者在感应区域内的当前位置进行定位，控制所述卫星定位模组停止工作，并将所述双频RFID装置当前所处的区域位置作为所述佩戴者的第二位置信息，并将所述第二位置信息传输到后台服务器；
若否，判定佩戴所述手环的佩戴者处于感应区域外，控制所述卫星定位模组开始工作，并获取所述卫星定位模组所获取的所述佩戴者的第一位置信息，并将所述第一位置信息传输到后台服务器；
当对佩戴所述手环的所述佩戴者的当前位置进行定位时，采用如下定位算法来确定所述手环的当前位置，进一步确定所述佩戴者的当前位置，其通过所述定位算法确定所述手环的当前位置的坐标的步骤包括：
步骤S1：设所述手环基于卫星定位模组或双频RFID装置所收集到的瞬时坐标为a1(x1,y1),a2(x2,y2),…,an(xn,yn)；
其中，n为所述手环在单位时间收集到的坐标数量，设所述手环当前位置坐标为d(xd,yd),且各瞬时坐标到d的距离分别为di，其中i＝1,2,3,…,n；di的算法如下：
Figure FDA0002574624650000021
则所述手环当前位置的坐标算法为：
Figure FDA0002574624650000022
Figure FDA0002574624650000023
将di的计算公式代入xd,yd的计算公式中，获得所述手环的当前位置坐标；
步骤S2：对获得的所述手环的当前位置坐标中的xd,yd进行信度检验，其检验规则如下：
计算所述瞬时坐标的置信区间，计算公式如下：
xd的置信区间为：
Figure FDA0002574624650000024
yd的置信区间为：
Figure FDA0002574624650000025
其中，
Figure FDA0002574624650000026
为所述瞬时坐标的xn,yn的均值，计算公式为：
Figure FDA0002574624650000027
其中，σx、σy为瞬时坐标的xn,yn的标准差，计算公式为：
Figure FDA0002574624650000028
步骤S3：计算所述瞬时坐标的95％置信区间，
Figure FDA0002574624650000031
为固定常数，且95％的置信区间对应的
Figure FDA0002574624650000032
值为1.96，其中α为固定常数，且α值为0.05，
若
Figure FDA0002574624650000033
且
Figure FDA0002574624650000034
则计算获得的xd,yd值，信度检验成功，则判定所述手环当前位置坐标即为d(xd,yd)；
否则，计算获得的xd,yd值，信度检验成功失败；
当上述步骤S3中计算获得的xd,yd值，信度检验成功失败时，需对计算获得的xd,yd值通过采用修正算法进行修正，其采用修正算法进行修正的步骤包括如下：
步骤S31：若
Figure FDA0002574624650000035
则修正的坐标x′d为：
Figure FDA0002574624650000036
否则，若
Figure FDA0002574624650000037
则修正的坐标x′d为：
Figure FDA0002574624650000038
步骤S32：同步骤31，若
Figure FDA0002574624650000039
则修正的坐标y′d为：
Figure FDA00025746246500000310
否则，若
Figure FDA00025746246500000311
则修正的坐标y′d为：
Figure FDA0002574624650000041
步骤S32：根据步骤S31和步骤S32获得修正后的所述手环当前位置坐标d'(x′d，y′d)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述后台服务器，用于将接收到的所述第一位置信息和第二位置信息传输到显示台进行显示。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述手环包括：
运动传感器，用于监测所述佩戴者处于感应区域外的运动信息；
心率传感器，用于监测佩戴者处于感应区域外的心率信息；
体温传感器，用于监测佩戴者处于感应区域外的体温信息；
所述存储模组，还用于存储所述运动传感器所监测到运动信息、所述心率传感器所监测到的心率信息和所述体温传感器所监测到的体温信息；
所述后台服务器，还用于当所述佩戴者处于感应区域时，通过双频RFID装置获取所述存储模组所存储的佩戴者处于感应区域外的运动信息、心率信息和体温信息；
所述后台服务器，还用于发送请求查询所述手环处于感应区域外的定位数据查询指令到所述手环；
所述手环，用于根据接收到的所述定位数据查询指令，控制所述卫星定位模组开始工作，并获取所述佩戴者的第一位置信息。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述手环还包括：
功耗管理模组，用于对所述佩戴者所佩戴的所述手环的电量进行监控管理；
控制器，还用于当所述手环中的所述功耗管理模组监控到所述手环的剩余电量小于预设剩余电量时，向显示屏模组发送警示信息；
所述显示屏模组，还用于输出所述控制器所发送的警示信息。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述手环还包括：
震动马达，用于当所述手环的通讯模组感应到所述双频RFID装置时和/或所述通讯模组接收到所述后台服务器传输的消息时，启动震动提醒；
控制器，还用于对所述震动马达的震动次数进行记录，当所述震动次数等于预设次数时，控制所述震动马达停止震动；
显示屏模组，用于接收所述佩戴者所输入的控制指令；
所述控制器，用于根据所述佩戴者在所述显示屏模组上所输入的控制指令，控制所述震动马达停止震动；
且所述控制器，还用于控制显示屏模组处于常显示状态。
6.如权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，
当所述手环处于感应区域时，所述手环的工作模式为RFID区域定位工作模式；
当所述手环未处于感应区域时，所述手环的工作模式为卫星定位模式。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的通讯模组包括：NFC通讯模块、广域网通讯模块、低频通讯模块和微波通讯模块，
所述NFC通讯模块，用于感应所述感应区域的双频RFID装置；
所述广域网通信模块，用于与所有所述感应区域的双频RFID装置建立通信连接，并向所述后台服务器发送所述存储模组中所存储的数据，所存储的数据包括：所述佩戴者处于感应区域外的第一位置信息、运动信息、心率信息和体温信息；
低频通讯模块，用于当被所述双频RFID装置激活后，所述手环自动切换为RFID区域定位工作模式，且控制卫星定位模组停止工作；
微波通讯模块，用于按预设频次与所述感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接。
8.如权利要求1-5任一所述的系统，其特征在于，
所述手环采用防拆卸卡扣腕带设计。
9.如权利要求1-5任一所述的系统对应的实现方法，其特征在于，包括步骤1-步骤5：
步骤1：当佩戴所述手环的佩戴者处于感应区域外时，手环中的卫星定位模组通过接受卫星广播，按预设频次计算所述佩戴者当前的第一位置信息，并将所述第一位置信息存储到手环的存储模组中；
步骤2：当后台服务器发送请求查询手环处于感应区域外的定位数据查询指令时，所述手环通过广域网通信模组向所述后台服务器发送所述卫星定位模组所计算的所述佩戴者当前的第一位置信息一次；
当所述后台服务器未发送请求时，所述手环中的卫星定位模组不工作；
步骤3：当佩戴所述手环的佩戴者由感应区域外到达感应区域内时，并当所述佩戴所述手环的佩戴者到达所述感应区域时，所述手环中的低频通讯模块被所述双频RFID装置激活，所述手环自动切换为RFID区域定位工作模式，并控制卫星定位模组停止工作；
步骤4：所述手环中的微波通讯模块按照预设频次，和当前所述感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接，当所述手环中的低频通讯模块被下一个所述感应区域的双频RFID装置激活时，中断与当前所述感应区域的双频RFID装置之间的无线通信连接，并同时与下一个所述感应区域建立无线通信连接；
当所述手环中的低频通讯模块无法与感应区域内的双频RFID装置建立无线通信连接时，所述手环自动切换为卫星定位模式，并控制所述卫星定位模组开始工作；
步骤5：将所述手环中运动传感器获取的运动信息、心率传感器获取的心率信息和体温传感器获取的体温信息存储到存储模组中，并当佩戴所述手环的佩戴者到达任一所述感应区域时，所述手环与所述感应区域的双频RFID装置建立无线通信连接，并上传所述存储模组中所存储的运动信息、心率信息和体温信息到所述后台服务器。
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