CN110223481A - 一种防丢失跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防丢失跟踪系统，包括主设备、从设备、服务器，主设备包括主定位装置、主三轴加速度计装置、主通信装置、主网络传输装置、主处理器装置；从设备包括从定位装置、从三轴加速度计装置、从通信装置、从网络传输装置、从处理器装置，其中：主三轴加速度计装置用于配合主定位装置获取主设备的位置信息，主通信装置用于发送主设备的位置信息和接收从设备的超范围告警信息，从三轴加速度计装置用于配合从定位装置获取从设备的位置信息，从处理器装置用于判断从设备是否超出许可范围，从网络传输装置用于将从设备的超范围告警信息和位置信息上传至服务器。本发明场景适用性更好、续航能力提高、使用成本降低。

Description

一种防丢失跟踪系统

技术领域

本发明总体而言涉及定位跟踪装置领域，具体而言，涉及一种防丢失跟踪系统。

背景技术

随着定位技术的发展，人们对定位跟踪的需求日益增加，例如用于老人、孩童或宠物的防丢失。传统的定位跟踪产品如定位跟踪手表，通常使用2G/3G/4G移动网络加GPS进行定位，每十分钟开启一次GPS定位芯片，在地下室、地铁、隧道或阴雨天气等有遮挡的情况下使用WiFi或基站进行定位，致使定位精度差、流量资费高，且定位所需功耗高，不利于电池的长时间续航；传统的定位跟踪产品如定位跟踪手表大多为参照固定电子围栏进行越区报警的方式，对于动态的无固定边界的出行方式，无法及时刷新位置和报警，不能满足对动态出行进行跟踪的需求。

因此，业界亟需一种精度高、功耗低、可对动态出行进行跟踪的防丢失跟踪系统。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种精度高、功耗低、可对动态出行进行跟踪的防丢失跟踪系统。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种防丢失跟踪系统，包括主设备、从设备、服务器，所述主设备包括主定位装置、主三轴加速度计装置、主通信装置、主网络传输装置、主处理器装置，所述主定位装置、所述主三轴加速度计装置、所述主通信装置、所述主网络传输装置分别与所述主处理器装置相连；所述从设备包括从定位装置、从三轴加速度计装置、从通信装置、从网络传输装置、从处理器装置，所述从定位装置、所述从三轴加速度计装置、所述从通信装置、所述从网络传输装置分别与所述从处理器装置相连，其中：

所述主三轴加速度计装置用于配合所述主定位装置获取所述主设备的位置信息，

所述主通信装置与所述从通信装置相连，用于发送所述主设备的位置信息和接收所述从设备的超范围告警信息，

所述从通信装置用于接收所述主设备的位置信息和发送所述从设备的超范围告警信息，

所述从三轴加速度计装置用于配合所述从定位装置获取所述从设备的位置信息，

所述从处理器装置用于根据所述主设备的位置信息和所述从设备的位置信息，判断所述从设备是否超出许可范围，

所述从网络传输装置用于将所述从设备的超范围告警信息和位置信息上传至所述服务器。

根据本发明的一实施方式，所述主三轴加速度计装置和所述从三轴加速度计装置均包括有三轴加速度计和三轴陀螺仪，所述三轴加速度计用于获取设备持有者的运动参数。

根据本发明的一实施方式，所述主通信装置和所述从通信装置均为2.4G通信装置。

根据本发明的一实施方式，所述主网络传输装置和所述从网络传输装置均为窄带物联网装置。

根据本发明的一实施方式，所述从设备还包括从提示装置，所述从提示装置用于当所述从处理器装置判断所述从设备超出许可范围时，提示所述从设备的持有者。

根据本发明的一实施方式，所述从提示装置包括声音信号提示模块和/或光信号提示模块。

根据本发明的一实施方式，所述防丢失跟踪系统还包括监护终端，所述监护终端与所述服务器相连，用于从所述服务器获取所述主设备和所述从设备的位置信息。

根据本发明的一实施方式，所述主设备包括主电源装置，所述从设备包括从电源装置，所述主电源装置和所述从电源装置均包括有电池和电源管理模块。

根据本发明的一实施方式，所述主三轴加速度计装置还用于对所述主设备的持有者进行摔倒报警，所述从三轴加速度计装置还用于对所述从设备的持有者进行摔倒报警。

根据本发明的一实施方式，所述主定位装置和所述从定位装置均周期性开启和关闭。

由上述技术方案可知，本发明的防丢失跟踪系统的优点和积极效果在于：

本发明中，主从设备配合可对无固定边界的动态出行进行跟踪，且主从设备体积更小巧便携，定位装置、三轴加速度计装置配合定位，不仅定位精度高，而且功耗显著降低，通信装置、网络传输装置配合使用可降低功耗和流量资费，设备的场景适用性更好、续航能力提高、使用成本降低，具有很高的经济性，极为适合在业界推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以如这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例防丢失跟踪系统的结构示意图。

图2为本发明一实施例防丢失跟踪系统的主设备的结构示意图。

图3为本发明一实施例防丢失跟踪系统的从设备的结构示意图。

图4为本发明一实施例防丢失跟踪系统的静态模式结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、跟踪设备；11、主设备；111、主定位装置；112、主三轴加速度计装置；113、主通信装置；114、主网络传输装置；115、主电源装置；116、主处理器装置；12、从设备；121、从定位装置；122、从三轴加速度计装置；123、从通信装置；124、从网络传输装置；125、从电源装置；126、从处理器装置；2、服务器；3、监护终端；4、电子围栏。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

在对本发明的不同示例的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“侧部”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如如附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

图1为本发明一实施例防丢失跟踪系统的结构示意图。

如图1所示，该实施例的防丢失跟踪系统包括主设备11、从设备12、服务器2，主设备11包括主定位装置111、主三轴加速度计装置112、主通信装置113、主网络传输装置114、主处理器装置116，主定位装置111、主三轴加速度计装置112、主通信装置113、主网络传输装置114分别与主处理器装置116相连；从设备12包括从定位装置121、从三轴加速度计装置122、从通信装置123、从网络传输装置124、从处理器装置126，从定位装置121、从三轴加速度计装置122、从通信装置123、从网络传输装置124分别与从处理器装置126相连，其中：主三轴加速度计装置112用于配合主定位装置111获取主设备11的位置信息，主通信装置113与从通信装置123相连，用于发送主设备11的位置信息和接收从设备12的超范围告警信息，从通信装置123用于接收主设备11的位置信息和发送从设备12的超范围告警信息，从三轴加速度计装置122用于配合从定位装置121获取从设备12的位置信息，从处理器装置126用于根据主设备11的位置信息和从设备12的位置信息，判断从设备12是否超出许可范围，从网络传输装置124用于将从设备12的超范围告警信息和位置信息上传至服务器2。

图2为本发明一实施例防丢失跟踪系统的主设备的结构示意图。

图3为本发明一实施例防丢失跟踪系统的从设备的结构示意图。

该实施例中，防丢失跟踪系统包括跟踪设备1，跟踪设备1包括主设备11和从设备12，主设备11和从设备12分别为主跟踪器和从跟踪器，主设备11可仅设置一个，从设备12可设置一个、两个或多个，从设备12的具体设置数目可视实际需求而定，主设备11包括有如图2所示的主定位装置111、主三轴加速度计装置112、主通信装置113、主网络传输装置114、主电源装置115和主处理器装置116，从设备12包括有如图3所示的从定位装置121、从三轴加速度计装置122、从通信装置123、从网络传输装置124、从电源装置125和从处理器装置126；其中，主定位装置111和从定位装置121均可以是北斗卫星导航模块、GPS模块、GLONASS模块、Galileo模块或其他卫星导航模块中的任意一种，或者是其中两种或多种的兼容组合，本实施例中以主定位装置111和从定位装置121均为GPS模块为例，主定位装置111GPS模块通过usart2接口与主处理器装置116相连并进行通信，从定位装置121GPS模块通过usart2接口与从处理器装置126相连并进行通信，usart1接口为预留串口，用以扩展连接其他需要定位跟踪的设备即扩展设备。

该实施例中，主三轴加速度计装置112和从三轴加速度计装置122均包括有三轴加速度计和三轴陀螺仪，其中，三轴加速度计即三轴加速度传感器，是基于加速度的基本原理实现工作的，三轴加速度计体积小、重量轻，可以对空间加速度进行测量，能够全面反映物体的运动性质；三轴陀螺仪可同时测定六个方向的位置，其具有体积小、重量轻、结构简单、可靠性好等优势；三轴加速度计与三轴陀螺仪相配合可创建方位推算算法来进行运动轨迹计算，该方法功耗很低，该算法可在主处理器装置116和从处理器装置126中运行；三轴加速度计与三轴陀螺仪相配合还可对设备的持有者进行摔倒报警，主三轴加速度计装置112对主设备11的持有者进行摔倒报警，从三轴加速度计装置122对从设备12的持有者进行摔倒报警；主三轴加速度计装置112的三轴加速度计通过模拟I2C与主处理器装置116相连并进行通信，从三轴加速度计装置122的三轴加速度计通过模拟I2C与从处理器装置126相连并进行通信。

该实施例中，主通信装置113和从通信装置123均为2.4G通信装置，2.4G通信装置工作在全球免申请ISM频道2400M至2483M范围内，具有快速跳频、前向纠错、校验等功能，其具有特小体积，无需外接天线，低成本，低功耗，可进行高效的双向高速数据传输，本实施例中的2.4G通信装置在开阔地的通讯范围为1000米，在楼宇等复杂地形的通讯范围为150米，因而本实施例的许可范围设定为以主设备11为中心的100米范围内即可保证通信质量，需要注意的是，其他实施例中许可范围的具体大小可视2.4G通信装置的实际通讯范围而定；主通信装置113的2.4G通信装置通过SPI1接口与主处理器装置116相连并进行通信，从通信装置123的2.4G通信装置通过SPI1接口与从处理器装置126相连并进行通信；主通信装置113的2.4G通信装置和从通信装置123的2.4G通信装置之间可相连并进行实时动态通信，从而主设备11和从设备12之间可进行实时动态信息互通，不仅功耗低，节省电能，而且节省流量资费。

该实施例中，主网络传输装置114和从网络传输装置124均为窄带物联网装置即NB-IoT装置，窄带物联网装置工作时只消耗约180kHz的带宽；窄带物联网覆盖广，相比传统的GSM，窄带物联网的一个基站即可提供十倍于GSM的面积覆盖，同时窄带物联网与LTE和GPRS基站相比提升了20dB的增益，可覆盖地下车库、地下室、地下管道、隧道等信号难以到达的地方；窄带物联网的eDRX技术和PSM省电模式进一步降低功耗，延长电池的使用时间；主网络传输装置114的窄带物联网装置通过低功耗串口Lpuart1与主处理器装置116相连并进行通信，从网络传输装置124的窄带物联网装置通过低功耗串口Lpuart1与从处理器装置126相连并进行通信；主网络传输装置114的窄带物联网装置和从网络传输装置124的窄带物联网装置通过窄带物联网与服务器2相连并进行数据传输，不仅功耗低，节省电量，而且数据传输的可靠性高、传输质量好。

该实施例中，主电源装置115和从电源装置125均包括有电池和电源管理模块，优选设置为主电源装置115的电池的容量大于从电源装置125的电池的容量，例如主电源装置115的电池的容量为5000mAh，从电源装置125的电池的容量为1200mAh，主设备11具有更长待机时长，以对从设备12进行持续可靠追踪；主电源装置115和从电源装置125的电源管理模块均可包括FM5325E模块和SP6669模块，用于对主电源装置115的电池和从电源装置125的电池进行充电管理、功效优化和其他电源管理进而电池的使用时间得以延长，并可对相应的电池进行电量值计算，但电源管理模块的型号不限于以上举例，可视需求而定；主电源装置115的充电接口为Type C接口，主电源装置115的电源管理模块输出的Vdd端与主处理器装置116电连接，以对主处理器装置116供电，从电源装置125的电源管理模块输出的Vdd端与从处理器装置126电连接，以对从处理器装置126供电。

该实施例中，主处理器装置116和从处理器装置126均可包括处理器模块和存储模块，其中，处理器模块可以是低功耗的STM32CPU模块，也可以是其他型号的处理器模块，具体型号可视需求确定；主处理器装置116通过模拟I2C与主电源装置115相连，从处理器装置126通过模拟I2C与从电源装置125相连；存储模块用于存储各种算法或位置信息或告警信息或其他数据。

该实施例中，主设备11还可包括有主提示装置，从设备12还可包括有从提示装置，主提示装置和从提示装置均包括有声音信号提示模块和/或光信号提示模块；从提示装置用于当从处理器装置126判断出从设备12超出许可范围外时，以声音信号如提示音和/或光信号如闪烁灯提示从设备12的持有者尽快回到许可范围内，主提示装置用于当主通信装置113接收到从设备12发出的超范围告警信息时，以声音信号如提示音和/或光信号如闪烁灯提示主设备11的持有者有从设备12持有者掉队，便于主设备11的持有者及时发现并采取适宜措施；主设备11还可包括有主计时器，从设备12还可包括有从计时器。

该实施例中，防丢失跟踪系统还包括监护终端3，监护终端3与服务器2可通过互联网相连，主设备11的主网络传输装置114可通过窄带物联网向服务器2传输主设备11的位置信息、主电源装置115的电量值、主设备11持有者的运动数据或其他信息，从设备12的从网络传输装置124可通过窄带物联网向服务器2传输从设备12的位置信息、从电源装置125的电量值、从设备12持有者的运动数据或其他信息；监护终端3可从服务器2获取主设备11和从设备12的位置信息、电量值、设备持有者的运动数据或其他信息，并对上述信息进行显示，实现对主设备11和从设备12的第三方远程监护；监护终端3可以是具有服务器2访问权限的智能手机或电脑。

该实施例中，防丢失跟踪系统具有两种工作模式，包括：

一、动态模式，如图1所示，

1.主设备11获取位置信息，并定时校正，具体地：

主设备11使用主定位装置111获取主设备11的位置信息，

主网络传输装置114将此位置信息通过窄带物联网上传至服务器2，

主定位装置111和主网络传输装置114关闭预定时长，该预定时长可以是半小时，

在预定时长期间，主设备11使用主三轴加速度计装置112进行运动轨迹计算以获得主设备11的实时位置信息，

在预定时长结束后，主定位装置111和主网络传输装置114开启，主三轴加速度计装置112与主定位装置111相配合，进行位置校正，获得新的主设备11的位置信息，

主网络传输装置114将此新的主设备11的位置信息通过窄带物联网上传至服务器2，以上过程循环进行；

与上述系列过程同时进行的有：

2.从设备12获取位置信息，并定时校正，具体地：

从设备12使用从定位装置121获取从设备12的位置信息，

从网络传输装置124将此位置信息通过窄带物联网上传至服务器2，

从定位装置121和从网络传输装置124关闭预定时长，该预定时长可以是半小时，

在预定时长期间，从设备12使用从三轴加速度计装置122进行运动轨迹计算以获得从设备12的实时位置信息，

在预定时长结束后，从定位装置121和从网络传输装置124开启，从三轴加速度计装置122与从定位装置121相配合，进行位置校正，获得新的从设备12的位置信息，

从网络传输装置124将此新的从设备12的位置信息通过窄带物联网上传至服务器2，以上过程循环进行；

与以上两个系列过程同时进行的有：

3.从设备12对其是否超范围进行判断，并采取相应措施，具体地：

主设备11的主计时器与从设备12的从计时器进行对时

主设备11的主通信装置113以主计时器的预定计时间隔为周期，以2.4G通信方式广播主设备11的位置信息，该主计时器的预定计时间隔可以是十秒，

从设备12的从通信装置123在主计时器的预定计时间隔到达之前开启接收窗口，在主计时器的预定计时间隔到达时接收主设备11的位置信息，该“在主计时器的预定计时间隔到达之前”可以是在主计时器的预定计时间隔的八秒时，

从设备12的从处理器装置126根据主设备11的位置信息和从设备12的位置信息，计算该从设备12与主设备11之间的距离，进而判断该从设备12是否超出许可范围，

若判断出该从设备12超出许可范围，从提示装置提示从设备12的持有者尽快回到许可范围内，同时从设备12的从通信装置123以2.4G通信方式向主设备11的主通信装置113发送超范围告警信息，同时从设备12的从网络传输装置124通过窄带物联网向服务器2上传超范围告警信息以及从设备12的位置信息，其中，提示、告警和上传的频率由该从设备12离开许可范围后的运动速度决定，

以上过程中除“主设备11的主计时器与从设备12的从计时器进行对时”为主设备11与从设备12首次通信时需进行的外，其余过程循环进行，在主设备11不广播主设备11的位置信息的空闲时间里，主设备11的主通信装置113和从设备12的从通信装置123同时休眠，这种工作模式能够很大程度上降低能耗，提升电池的续航时间。

二、静态模式

图4为本发明一实施例防丢失跟踪系统的静态模式结构示意图。

静态模式的被监护者可使用主设备11也可以使用从设备12，以下对静态模式的描述中不做区分，统称为跟踪设备1，

如图4所示，监护终端3的智能手机或电脑通过互联网向跟踪设备1的网络传输装置发送电子围栏4信息，

跟踪设备1保存电子围栏4信息

跟踪设备1的三轴加速度计装置以预定时长为周期计算跟踪设备1的位移，跟踪设备1的处理器装置将该位移与电子围栏4信息对比，进而判断跟踪设备1是否超出电子围栏4，该预定时长可以是一秒，

若判断出该跟踪设备1超出电子围栏4，跟踪设备1的网络传输装置通过窄带物联网向服务器2上传超范围告警信息以及跟踪设备1的位置信息，上传的频率由该跟踪设备1离开电子围栏4后的运动速度决定(运动越快上传频率越高)，进一步服务器2向监护终端3的智能手机或电脑通知超范围告警信息以及跟踪设备1的位置信息，监护终端3的智能手机或电脑发出声音信号和/或光信号的提示。

其中，电子围栏4划定的范围即为静态模式下的许可范围，电子围栏4可设置在小区、街道、学校、公园等固定场地的边界。

动态模式适用于团队出游的情况，例如旅行团，导游可持主设备11，其他旅行团成员可每人持一从设备12；静态模式适用于监护孩子，孩子的父母可持监护终端3的智能手机或电脑，被监护者孩子则持跟踪设备1；跟踪设备1可自行在静态模式和动态模式间直接切换，或者，也可以由服务器2呼叫切换，或者由主设备11呼叫从设备12以切换从设备12的工作模式。

本发明中，主从设备配合可对无固定边界的动态出行进行跟踪，且主从设备体积更小巧便携，定位装置、三轴加速度计装置配合定位，不仅定位精度高，而且功耗显著降低，通信装置、网络传输装置配合使用可降低功耗和流量资费，设备的场景适用性更好、续航能力提高、使用成本降低，具有很高的经济性，极为适合在业界推广使用。

本发明所属技术领域的普通技术人员应当理解，上述具体实施方式部分中所示出的具体结构和工艺过程仅仅为示例性的，而非限制性的。而且，本发明所属技术领域的普通技术人员可对以上所述所示的各种技术特征按照各种可能的方式进行组合以构成新的技术方案，或者进行其它改动，而都属于本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种防丢失跟踪系统，其特征在于，包括主设备、从设备、服务器，所述主设备包括主定位装置、主三轴加速度计装置、主通信装置、主网络传输装置、主处理器装置，所述主定位装置、所述主三轴加速度计装置、所述主通信装置、所述主网络传输装置分别与所述主处理器装置相连；所述从设备包括从定位装置、从三轴加速度计装置、从通信装置、从网络传输装置、从处理器装置，所述从定位装置、所述从三轴加速度计装置、所述从通信装置、所述从网络传输装置分别与所述从处理器装置相连，其中：

所述主三轴加速度计装置用于配合所述主定位装置获取所述主设备的位置信息，

所述主通信装置与所述从通信装置相连，用于发送所述主设备的位置信息和接收所述从设备的超范围告警信息，

所述从通信装置用于接收所述主设备的位置信息和发送所述从设备的超范围告警信息，

所述从三轴加速度计装置用于配合所述从定位装置获取所述从设备的位置信息，

所述从处理器装置用于根据所述主设备的位置信息和所述从设备的位置信息，判断所述从设备是否超出许可范围，

所述从网络传输装置用于将所述从设备的超范围告警信息和位置信息上传至所述服务器。

2.如权利要求1所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述主三轴加速度计装置和所述从三轴加速度计装置均包括有三轴加速度计和三轴陀螺仪，所述三轴加速度计用于获取设备持有者的运动参数。

3.如权利要求1所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述主通信装置和所述从通信装置均为2.4G通信装置。

4.如权利要求1所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述主网络传输装置和所述从网络传输装置均为窄带物联网装置。

5.如权利要求1所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述从设备还包括从提示装置，所述从提示装置用于当所述从处理器装置判断所述从设备超出许可范围时，提示所述从设备的持有者。

6.如权利要求5所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述从提示装置包括声音信号提示模块和/或光信号提示模块。

7.如权利要求1所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述防丢失跟踪系统还包括监护终端，所述监护终端与所述服务器相连，用于从所述服务器获取所述主设备和所述从设备的位置信息。

8.如权利要求1所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述主设备包括主电源装置，所述从设备包括从电源装置，所述主电源装置和所述从电源装置均包括有电池和电源管理模块。

9.如权利要求1所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述主三轴加速度计装置还用于对所述主设备的持有者进行摔倒报警，所述从三轴加速度计装置还用于对所述从设备的持有者进行摔倒报警。

10.如权利要求1所述的防丢失跟踪系统，其特征在于，所述主定位装置和所述从定位装置均周期性开启和关闭。