CN110579785A - 一种基于gps和气压传感器的定位方法及系统 - Google Patents

一种基于gps和气压传感器的定位方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于GPS和气压传感器的定位方法及系统，该法包括：通过智能设备实时监测待定位目标人所处位置的第一气压值、二维坐标值以及目标人的当前加速度值；根据第一气压值以及加速度值判断目标人是否摔倒；若判定目标人摔倒，根据第一气压值计算目标人的高度坐标值；将高度坐标值与二维坐标值相关联组成目标人的三维坐标信息并通过智能设备将三维坐标信息发送至与智能设备配对的智能终端；通过智能终端接收三维坐标信息并发出摔倒报警信号。利用上述技术方案不仅能够及时的判定目标人是否摔倒，而且能够精准的定位目标人摔倒的位置，便于对摔倒目标人及时救助。

Description

一种基于GPS和气压传感器的定位方法及系统
技术领域
本发明涉及远程定位技术领域，更为具体地，涉及一种基于GPS和气压传感器的定位方法及系统。
背景技术
随着我国经济的发展，城市构造变得越来越复杂，街道变得越来越多，商场和写字楼的楼层也越来越多，因此，精准的定位方法则显得越来越重要，然而现有的定位方法都是采用GPS定位装置，虽然这种方式能够准确定位目标人的平面二维坐标，却不能确定目标人的具体高度坐标，因此，当目标人处于高楼层商场或者写字楼时，很难在短时间内找到目标人。
此外，尤其是针对一些老人、小孩以及病人，当这类目标人独自外出时，难免会发生摔倒或者走失等突发危险事件，然而，现有的佩戴在这类目标人身上的智能设备并没有摔倒检测功能，无法实时获取目标人行动状态并在目标人摔倒后及时的联系到目标人家属。而这类目标人一般自我救助能力差，一旦在陌生的地方或者独处的地方出现发生摔倒，很有可能在没有得到及时救助的情况下危及生命。
基于上述两个问题，亟需一种既能够实时监测目标人是否摔倒又能够准确实现三维定位的定位方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种基于GPS和气压传感器的定位方法及系统。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，所述方法包括：
通过智能设备实时监测待定位目标人所处位置的第一气压值、二维坐标值以及所述目标人的当前加速度值；
其中，在所述智能设备内部设置有第一气压传感器、GPS定位装置以及加速度传感器，所述第一气压传感器用于获取所述第一气压值，所述GPS定位装置用于获取所述二维坐标值，所述加速度传感器用于获取所述加速度值；
根据所述第一气压值以及所述加速度值判断所述目标人是否摔倒；
若判定所述目标人摔倒，根据所述第一气压值计算所述目标人的高度坐标值；
将所述高度坐标值与所述二维坐标值相关联组成所述目标人的三维坐标信息并通过所述智能设备将所述三维坐标信息发送至与所述智能设备配对的智能终端；
通过所述智能终端接收所述三维坐标信息并发出摔倒报警信号。
优选地，根据所述第一气压值以及所述加速度值判断所述目标人是否摔倒的过程包括：
在预设时间段内判断所述第一气压值的变化率是否存在超出气压波动阈值的情况以及所述加速度值的变化率是否在超出加速度变化阈值的情况；
若在所述预设时间段内所述第一气压值的变化率存在超出所述气压波动阈值的情况并且所述加速度值的变化率存在超出所述加速度变化阈值的情况，则判定所述目标人摔倒。
优选地，根据所述第一气压值以及所述加速度值判断所述目标人是否摔倒的过程还包括：
若在所述预设时间段内所述第一气压值的变化率超出所述气压波动阈值并且所述加速度值的变化量超出所述加速度变化阈值，则计算所述第一气压值在设定时间内的最终变化量；
判定所述最终变化量是否在预设判定变化范围之内；
若所述最终变化量在所述预设判定变化范围之内，则判定所述目标人摔倒。
优选地，根据所述第一气压值计算所述目标人的高度坐标值的过程包括：
计算当地地表气压值与所述第一气压值的实时气压差；
根据所述实时气压差和气压高度计算公式计算所述目标人的高度坐标值；
其中，所述气压高度计算公式为：
H＝10m×(P0-P)/111Pa，其中，H为所述高度坐标值，P0为所述当地地表气压值，P为所述第一气压值。
优选地，所述智能终端佩戴在所述目标人的关联人物身上，在所述智能终端接收所述三维坐标信息并发出摔倒报警信号后；
所述智能终端基于所述报警信号呼叫所述智能设备并根据现场情况判断所述目标人是否需要所述关联人物协助；
若所述目标人需要所述关联人物协助，则通过所述智能终端根据所述二维坐标值制定二维导航路线；
基于所述二维导航路线及所述高度坐标对所述目标人进行定位寻找。
优选地，所述智能终端上设置有第二气压传感器，基于所述二维导航路线及所述高度坐标对所述目标人进行定位寻找的过程包括：
通过所述智能终端实时接收所述目标人位置的所述第一气压值并通过所述第二气压传感器实时获取所述关联人物位置第二气压值；
通过比较所述第二气压值以及第一气压值寻找所述目标人物目标人。
优选地，所述智能设备先将所述三维坐标信息发送至监控系统平台；
所述三维坐标信息经所述监控系统平台中转后发送至距离所述目标人的预设距离范围内的所述智能终端。
优选地，将所述目标人所在城市平均划分为至少50个管理区，每个管理区内至少分配一个管理员，各管理员身上均安装有所述智能终端，所述三维坐标信息经所述监控系统平台中转后发送至距离所述目标人的预设范围内的所述管理员身上的所述智能终端；所述智能终端接收所述三维坐标信息并发出摔倒报警信号后；
通过所述智能终端打电话给所述智能终端以确定现场情况；
根据所述现场情况判断所述目标人是否需要管理员协助；
若所述目标人需要所述管理员协助，则通过所述智能终端B根据所述二维坐标值制定二维导航路线；
基于所述二维导航路线及所述高度坐标对所述目标人进行定位寻找。
根据本发明的一个方面，提供一种基于GPS和气压传感器的目标人摔倒定位系统，其特征在于，所述系统包括：
信息监测单元，用于通过智能设备实时监测待定位目标人所处位置的第一气压值、二维坐标值以及所述目标人的当前加速度值；
其中，在所述智能设备内部设置有第一气压传感器、GPS定位装置以及加速度传感器，所述第一气压传感器用于获取所述第一气压值，所述GPS定位装置用于获取所述二维坐标值，所述加速度传感器用于获取所述加速度值；
摔倒判定单元，用于根据所述第一气压值以及所述加速度值判断所述目标人是否摔倒；
高度坐标计算单元，用于在判定所述目标人摔倒后，根据所述第一气压值计算所述目标人的高度坐标值；
摔倒信息传输单元，用于将所述高度坐标值与所述二维坐标值相关联组成所述目标人的三维坐标信息并通过所述智能设备将所述三维坐标信息发送至与所述智能设备配对的智能终端；
摔倒报警单元，用于通过所述智能终端接收所述三维坐标信息并发出摔倒报警信号。
优选地，所述摔倒判定单元包括气压超阈值判定单元以及加速度超阈值判定单元；
其中，所述气压超阈值判定单元用于在预设时间段内判断所述第一气压值的变化率是否存在超出气压波动阈值的情况；
所述加速度超阈值判定单元用于在所述预设时间段内判断所述加速度的变化率是否存在超出加速度变化阈值的情况；
若在所述预设时间段内所述第一气压值的变化率存在超出所述气压波动阈值的情况并且所述加速度值的变化率存在超出所述加速度变化阈值的情况，则判定所述目标人摔倒。
利用上述本发明提供的基于GPS和气压传感器的定位方法及系统，不仅能够及时的判定目标人是否摔倒，而且能够精准的定位摔倒目标人的位置，便于对摔倒目标人及时救助。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1示出了基于GPS和气压传感器的定位方法的流程图；以及
图2示出了基于GPS和气压传感器的定位系统的逻辑结构框图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
图1示出了基于GPS和气压传感器的定位方法的流程图，如图1所示，本发明提供的基于GPS和气压传感器的定位方法，该方法包括：
S110：通过智能设备实时监测待定位目标人所处位置的第一气压值、二维坐标值以及该目标人的当前加速度值；
其中，智能设备可以是智能手机、智能手表、智能手环等智能通信设备，该智能设备佩戴在待定位目标人身上并随该目标人的动作进行运动，在该智能设备内部设置有第一气压传感器、GPS定位装置以及加速度传感器，第一气压传感器用于获取第一气压值，GPS定位装置用于获取二维坐标值，加速度传感器用于获取该目标人当前加速度值。
S120：根据实时监测的第一气压值以及加速度值判断该目标人是否摔倒；
具体地，在预设时间段内判断第一气压值的变化率是否存在超出气压波动阈值的情况以及加速度值的变化率是否存在超出加速度变化阈值的情况；
若在预设时间段内第一气压值的变化率存在超出气压波动阈值的情况并且加速度值的变化率存在超出加速度变化阈值的情况，则判定该目标人摔倒。
需要说明的是，该预设时间段的设置时长较短，一般在5秒以内，当第一气压值的变化率以及加速度值的变化率在预设时间段内均存在过超出相应的预设阈值(气压波动阈值和加速度变化阈值)的情况时，可认为第一气压值的变化率以及加速度值的变化率同时超出相应的预设阈值，在这种情况下即可初步判断该目标人摔倒。
在实际应用中，由于目标人下楼梯、弯腰下蹲、或者智能设备的突然掉落等原因，很有可能出现误判现象，因此，为提高判定目标人是否摔倒的精度，在判定在预设时间段内第一气压值的变化率超出过气压波动阈值并且加速度值的变化率超出过加速度变化阈值之后；
还可以计算第一气压值在设定时间内的最终变化量；判定最终变化量是否超出预设判定变化范围；若最终变化量是否超出预设判定变化范围，则判定目标人摔倒。
需要说明的是，上述预设时间段包含在该预定时间之内，该设定时间一般相对较长，在5分钟以上，在设定时间内第一气压值的最终变化量(即设定时间的结束时的气压值与设定时间开始时的气压值的差值)在预设判定变化范围之内，则判定该目标人摔倒。
具体地，由于目标人摔倒、目标人下楼、弯腰下蹲以及智能设备突然掉落等过程对应的智能设备变化高度不同，因此，对应的第一气压值的变化量不同，因此，可以通过设置预设判定变化范围的方式进一步防止误判的情况发生，其中，该预设判定变化范围由智能设备的合理变化高度范围换算得出，由于本发明判定的是目标人是否摔倒，因此，该智能设备的合理变化高度范围可以取该目标人的身高的百分之八十至百分之百之间。
S130：若判定目标人摔倒，通过实时监控的第一气压值计算目标人的高度坐标值；
具体地，为能够准确的计算出该目标人的高度坐标值，可以预先获取目标人所在城市的当地地表气压，然后计算该当地地表气压值与第一气压值的实时气压差；然后根据该实时气压差以及气压高度计算公式计算目标人的高度坐标值；
其中，气压高度计算公式为：H＝10m×(P0-P)/111Pa，其中，H为高度坐标值，P0为当地地表气压值，P为第一气压值。
S140：将高度坐标值与二维坐标值相关联组成目标人的三维坐标信息并通过智能设备将三维坐标信息发送至与智能设备配对的智能终端；
其中，该智能终端可以是智能手机、智能手表、智能手环等智能通信设备。
S150：通过智能终端接收三维坐标信息并发出摔倒报警信号通知佩戴该智能设备的目标人摔倒。
在本发明的一个具体的实施方式中，智能终端可以佩戴在目标人的关联人物身上，其中，关联人物可以是该目标人的亲戚、朋友、保姆、邻居等，在智能终端接收三维坐标信息并发出摔倒报警信号后；
智能终端基于报警信号呼叫智能设备并根据现场情况判断目标人是否需要关联人物协助；
若目标人需要关联人物协助，则通过智能终端根据二维坐标值制定二维导航路线；
基于二维导航路线及高度坐标值对目标人进行定位寻找。
在实际使用中，可以根据该高度坐标值及时的判定该目标人所在的楼层，然后在该楼层内对该目标人进行寻找，能够显著提高工作效率。
进一步地，由于同一楼层或者同一街道不同位置的人流量不同，会导致不同位置的气压值略有不同，为能够更加快速的找到该目标人，可以在智能终端上设置第二气压传感器，关联人物在对目标人进行寻找的过程中：
可以通过智能终端实时接收目标人位置的第一气压值并通过第二气压传感器实时获取关联人所在位置第二气压值；
通过比较第二气压值以及第一气压值来对目标人进行寻找，当该第一气压值与第二气压值的数值响度接近时，则判定该目标人在附近。通过这种方式能够显著提高寻找目标人的效率，节省关联人物的寻找时间，从而避免由于寻找目标人时间过长，危及摔倒目标人生命的问题。
在本发明的一个优选地实施方式中，由于目标人的关联人物距离目标人摔倒的位置可能较远，不能及时到达，还可以在每个城市设置特有的监控系统平台，智能设备先将三维坐标信息发送至监控系统平台；
三维坐标信息经监控系统平台中转后发送至距离目标人预设距离范围内的智能终端。
具体地，首先将目标人所在城市平均划分为至少50个管理区，每个管理区内至少分配一个管理员，各管理员身上均佩戴有该智能终端，三维坐标信息经监控系统平台中转后发送至距离目标人预设范围内任意一个的管理员身上的智能终端；智能终端接收三维坐标信息并发出摔倒报警信号后；
智能终端基于报警信号呼叫智能设备并根据现场情况判断目标人是否需要管理员协助；
若目标人需要管理员协助，则通过智能终端根据二维坐标值制定二维导航路线；
基于二维导航路线及高度坐标对目标人进行定位寻找。
通过上述实施方式可以看出，上述实施例提出的基于GPS和气压传感器的定位方法具有以下优点：
1、通过在智能设备上设置第一气压传感器、GPS定位装置以及加速度传感器不仅能够确定摔倒目标人所在的二维坐标，而且进一步确定该目标人的高度坐标值，从而准确的判定该目标人所在的楼层。
2、通过计算第一气压值变化后的最终变化量来计算气压变化前后智能设备的变化高度，然后通过智能设备的变化高度来判断该目标人是否摔倒，能够避免由于目标人下楼梯、弯腰下蹲等现象出现误判问题。
3、通过在该目标人城市设置特有的监控系统平台以及管理员能够避免由于目标人的关联人物不能及时赶到目标人摔倒位置从而出现目标人援助不及时危及生命的问题。
此外，图2为基于GPS和气压传感器的目标人摔倒定位系统的逻辑结构框图，如图2所示，本发明提供的基于GPS和气压传感器的目标人摔倒定位系统包括：
信息监测单元，用于通过智能设备实时监测待定位目标人所处位置的第一气压值、二维坐标值以及目标人的当前加速度值；
其中，在智能设备内部设置有第一气压传感器、GPS定位装置以及加速度传感器，第一气压传感器用于获取第一气压值，GPS定位装置用于获取二维坐标值，加速度传感器用于获取加速度值；
摔倒判定单元，用于根据第一气压值以及加速度值判断目标人是否摔倒；
高度坐标计算单元，用于在判定目标人摔倒后，根据第一气压值计算目标人的高度坐标值；
摔倒信息传输单元，用于将高度坐标值与二维坐标值相关联组成目标人的三维坐标信息并通过智能设备将三维坐标信息发送至与智能设备配对的智能终端；
摔倒报警单元，用于通过智能终端接收三维坐标信息并发出摔倒报警信号。
进一步地，为提高摔倒判定单元的判断精度，摔倒判定单元还可以包括气压超阈值判定单元以及加速度超阈值判定单元；
其中，气压超阈值判定单元用于在预设时间段内判断第一气压值的变化率是否存在超出气压波动阈值情况；
加速度超阈值判定单元用于在预设时间段内判断加速度值的变化率是否在超出加速度变化阈值的情况；
若在预设时间段内第一气压值的变化率存在超出气压波动阈值的情况并且加速度值的变化率存在超出加速度变化阈值的情况，则判定该目标人摔倒。
如上参照图1和图2以示例的方式描述根据本发明的基于GPS和气压传感器的定位方法及系统。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的基于GPS和气压传感器的定位方法及系统，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，所述方法包括：
通过智能设备实时监测待定位目标人所处位置的第一气压值、二维坐标值以及所述目标人的当前加速度值；
其中，在所述智能设备内部设置有第一气压传感器、GPS定位装置以及加速度传感器，所述第一气压传感器用于获取所述第一气压值，所述GPS定位装置用于获取所述二维坐标值，所述加速度传感器用于获取所述加速度值；
根据所述第一气压值以及所述加速度值判断所述目标人是否摔倒；
若判定所述目标人摔倒，根据所述第一气压值计算所述目标人的高度坐标值；
将所述高度坐标值与所述二维坐标值相关联组成所述目标人的三维坐标信息并通过所述智能设备将所述三维坐标信息发送至与所述智能设备配对的智能终端；
通过所述智能终端接收所述三维坐标信息并发出摔倒报警信号。
2.如权利要求1所述的基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，根据所述第一气压值以及所述加速度值判断所述目标人是否摔倒的过程包括：
在预设时间段内判断所述第一气压值的变化率是否存在超出气压波动阈值的情况以及所述加速度值的变化率是否存在超出加速度变化阈值的情况；
若在所述预设时间段内所述第一气压值的变化率存在超出所述气压波动阈值的情况并且所述加速度值的变化率存在超出所述加速度变化阈值的情况，则判定所述目标人摔倒。
3.如权利要求2所述的基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，根据所述第一气压值以及所述加速度值判断所述目标人是否摔倒的过程还包括：
若在所述预设时间段内所述第一气压值的变化率超出所述气压波动阈值并且所述加速度值的变化量超出所述加速度变化阈值，则计算所述第一气压值在设定时间内的最终变化量；
判定所述最终变化量是否在预设判定变化范围之内；
若所述最终变化量在所述预设判定变化范围之内，则判定所述目标人摔倒。
4.如权利要求1所述的基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，根据所述第一气压值计算所述目标人的高度坐标值的过程包括：
计算当地地表气压值与所述第一气压值的实时气压差；
根据所述实时气压差和气压高度计算公式计算所述目标人的高度坐标值；
其中，所述气压高度计算公式为：
H＝10m×(P0-P)/111Pa，其中，H为所述高度坐标值，P0为所述当地地表气压值，P为所述第一气压值。
5.如权利要求1所述的基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，所述智能终端佩戴在所述目标人的关联人物身上，在所述智能终端接收所述三维坐标信息并发出摔倒报警信号后；
所述智能终端基于所述报警信号呼叫所述智能设备并根据现场情况判断所述目标人是否需要所述关联人物协助；
若所述目标人需要所述关联人物协助，则通过所述智能终端根据所述二维坐标值制定二维导航路线；
基于所述二维导航路线及所述高度坐标对所述目标人进行定位寻找。
6.如权利要求5所述的基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，所述智能终端上设置有第二气压传感器，基于所述二维导航路线及所述高度坐标对所述目标人进行定位寻找的过程包括：
通过所述智能终端实时接收所述目标人位置的所述第一气压值并通过所述第二气压传感器实时获取所述关联人物位置第二气压值；
通过比较所述第二气压值以及第一气压值寻找所述目标人。
7.如权利要求1所述的基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，
所述智能设备先将所述三维坐标信息发送至监控系统平台；
所述三维坐标信息经所述监控系统平台中转后发送至距离所述目标人预设距离范围内的所述智能终端。
8.如权利要求7所述的基于GPS和气压传感器的定位方法，其特征在于，将所述目标人所在城市平均划分为至少50个管理区，每个管理区内至少分配一个管理员，各管理员身上均安装有所述智能终端，所述三维坐标信息经所述监控系统平台中转后发送至距离所述目标人的预设范围内的所述管理员身上的所述智能终端；所述智能终端接收所述三维坐标信息并发出摔倒报警信号后；
所述智能终端基于所述报警信号呼叫所述智能设备并根据现场情况判断所述目标人是否需要所述管理员协助；
若所述目标人需要所述管理员协助，则通过所述智能终端根据所述二维坐标值制定二维导航路线；
基于所述二维导航路线及所述高度坐标对所述目标人进行定位寻找。
9.一种基于GPS和气压传感器的目标人摔倒定位系统，其特征在于，所述系统包括：
信息监测单元，用于通过智能设备实时监测待定位目标人所处位置的第一气压值、二维坐标值以及所述目标人的当前加速度值；
其中，在所述智能设备内部设置有第一气压传感器、GPS定位装置以及加速度传感器，所述第一气压传感器用于获取所述第一气压值，所述GPS定位装置用于获取所述二维坐标值，所述加速度传感器用于获取所述加速度值；
摔倒判定单元，用于根据所述第一气压值以及所述加速度值判断所述目标人是否摔倒；
高度坐标计算单元，用于在判定所述目标人摔倒后，根据所述第一气压值计算所述目标人的高度坐标值；
摔倒信息传输单元，用于将所述高度坐标值与所述二维坐标值相关联组成所述目标人的三维坐标信息并通过所述智能设备将所述三维坐标信息发送至与所述智能设备配对的智能终端；
摔倒报警单元，用于通过所述智能终端接收所述三维坐标信息并发出摔倒报警信号。
10.一种基于GPS和气压传感器的定位系统，其特征在于，所述摔倒判定单元包括气压超阈值判定单元以及加速度超阈值判定单元；
其中，所述气压超阈值判定单元用于在预设时间段内判断所述第一气压值的变化率是否存在超出气压波动阈值的情况；
所述加速度超阈值判定单元用于在所述预设时间段内判断所述加速度值的变化率是否存在超出加速度变化阈值的情况；
若在所述预设时间段内所述第一气压值的变化率存在超出所述气压波动阈值的情况并且所述加速度值的变化率存在超出所述加速度变化阈值的情况，则判定所述目标人摔倒。
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