CN111541997A - 基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统 - Google Patents

基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111541997A
CN111541997A CN202010515486.8A CN202010515486A CN111541997A CN 111541997 A CN111541997 A CN 111541997A CN 202010515486 A CN202010515486 A CN 202010515486A CN 111541997 A CN111541997 A CN 111541997A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positioning
zigbee
agps
terminal
server
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010515486.8A
Other languages
English (en)
Inventor
韩成浩
方志翔
王忠涛
杨勇勇
陈鑫浩
范志豪
王思琪
吕璐
吴奔鑫
许猛
蔡博文
李镇江
王申
韩世杰
王晓宇
曾繁歌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin Jianzhu University
Original Assignee
Jilin Jianzhu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin Jianzhu University filed Critical Jilin Jianzhu University
Priority to CN202010515486.8A priority Critical patent/CN111541997A/zh
Publication of CN111541997A publication Critical patent/CN111541997A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/029—Location-based management or tracking services
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G01S19/46—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being of a radio-wave signal type
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people
    • G07C1/10—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people together with the recording, indicating or registering of other data, e.g. of signs of identity
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
    • H04B17/309—Measuring or estimating channel quality parameters
    • H04B17/318—Received signal strength
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/021—Services related to particular areas, e.g. point of interest [POI] services, venue services or geofences
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • H04W64/006—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management with additional information processing, e.g. for direction or speed determination

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统属于校园安全监管技术领域，包括定位终端、Zigbee定位网络、数据处理服务器、学生管理数据库和上位机终端。本发明中，学生携带的定位终端包含Zigbee和AGPS两个定位模块，Zigbee节点功耗低、传输距离远、布设简单，可以自组网将定位数据上传至服务器，与AGPS定位技术相互融合可以提高定位精度，进而实现在室内和室外的全面定位。利用上位机终端实时显示学生的位置信息，当发生突发情况和危险时可以快速确定学生位置，保障学生安全。本系统的非接触式无线自动考勤方式可以省去课前点名时间，自动统计学生的考勤记录，更为灵活，更具有使用价值。

Description

基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统
技术领域
本发明属于校园安全监管技术领域，特别是涉及到一种基于ZigBee和AGPS 技术的校园安全监管系统。
背景技术
伴随着互联网的蓬勃发展，互联网技术也被广泛应用于校园安全监管系统中，目前国内的学校基本完成安防监控系统的建立，通过摄像头在校园内的全覆盖可以对学生的学习和生活进行视频记录，但是安防监控系统缺少了对学生直观的活动轨迹数据的反应，不能实时监控学生的位置。而在学校建立一套完整的学生人员定位系统，可以掌握学生在校园里的坐标数据，通过大数据分析可以进一步保障学生的人身安全，提高学校对学生的管理水平。
目前GPS是应用最为广泛的定位技术，在室外定位精度十分准确，但当GPS 在室内接收信号时，由于GPS信号受建筑物墙壁的阻挡而大大衰减，GPS定位精度也降低很多，不能满足室内定位需求。相比于wifi、uwb、蓝牙等室内定位技术，Zigbee是一种应用于短距离、功耗低、低速率下的无线通信技术，且成本低，非常适合在室内用于人员定位。而AGPS技术是在GPS的基础上与移动通信网络基站相结合，有蜂窝基站的辅助可以加快搜索卫星的速度提高定位效率。
因此将Zigbee和AGPS技术相结合进行校园安全监管系统成为了一个新课题，没有针对这类校园安全监管系统鲜有报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统用于解决现有技术中没有将Zigbee和AGPS技术相结合进行校园安全监管系统的技术问题。
基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统，包括定位终端、Zigbee定位网络、数据处理服务器、学生管理数据库和上位机终端，所述定位终端包括 Zigbee定位模块和AGPS定位模块，定位终端由学生随身携带；所述Zigbee定位网络包括参考节点、路由器节点和协调器节点；所述Zigbee定位模块分别与参考节点以及路由器节点无线通信连接；所述路由器节点与协调器节点通过各自内置的无线通信模块无线通信连接；
所述数据处理服务器包括本地服务器和AGPS位置服务器；所述本地服务器与AGPS位置服务器无线通信连接，本地服务器与协调器节点数据通信连接，本地服务器通过访问IP地址与学生管理数据库无线通信连接；所述AGPS位置服务器通过移动通信运营基站与卫星无线连接；
所述学生管理数据库与上位机终端数据通信连接。
所述上位机终端包括上位电脑终端和上位手机终端；所述上位电脑终端通过网线与本地服务器连接，或者上位电脑终端通过无线网络与本地服务器无线连接；所述上位手机终端与本地服务器无线通信连接。
所述定位终端内部集成了CC2530和MC20两种定位芯片，定位终端内设置 SIM卡座，采用CC2530作为MC20的控制芯片。
所述协调器节点与本地服务器通过CAN总线连接，或者协调器节点与WIFI 模块组成网关，协调器节点通过所述网关与本地服务器无线通信连接。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：
本发明中，学生携带的定位终端包含Zigbee和AGPS两个定位模块，Zigbee 节点功耗低、传输距离远、布设简单，可以自组网将定位数据上传至服务器，与AGPS定位技术相互融合可以提高定位精度，进而实现在室内和室外的全面定位。利用上位机终端实时显示学生的位置信息，当发生突发情况和危险时可以快速确定学生位置，保障学生安全。本系统的自动考勤功能可以省去课前点名时间，自动统计学生的考勤记录，提高对学生的管理水平，与传统的RFID、人脸识别、指纹道闸等考勤方式相比，本发明的非接触式无线自动考勤方式更为灵活，更具有使用价值。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统的结构框图。
图2为本发明基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统的监控流程图。
图3为本发明基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统的定位终端硬件电路结构框图。
图4为本发明基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统的数据融合流程图。
图中1-定位终端、2-Zigbee定位网络、3-数据处理服务器、4-学生管理数据库、5-上位机终端。
具体实施方式
附图1、附图2、附图3和附图4非限制性的提供了本发明的一个实施例，下面结合实施例对本发明做进一步的描述。
本发明提出了一种基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统，包括定位终端1、Zigbee定位网络2、数据处理服务器3、学生管理数据库4和上位机终端5。所述定位终端1由学生随身携带，定位终端1包括Zigbee定位模块和AGPS定位模块两部分，作为Zigbee定位模块的核心芯片CC2530，Zigbee定位模块作为移动节点。
所述Zigbee定位网络2包括参考节点、路由器节点和协调器节点，Zigbee 定位网络2中的参考节点需放置在室内教室中的固定位置，为了增加定位精度可以适当增加参考节点的布置密度。当佩戴定位终端1的学生进入教室后，移动节点与参考节点通信即可确定移动节点的当前位置，从而实现学生的自动考勤。每50米放置一个路由器节点用来转发移动节点的定位数据，也可以配置参考节点具有路由功能。在室外也可以设置参考节点，将Zigbee定位数据和AGPS 点位数据融合提高定位精度。所述路由器节点与协调器节点数据通信连接。协调器节点与数据处理服务器3的本地服务器数据通信连接。
移动节点与周围的参考节点通信，并设置其自动选择周围四个信号最强的参考节点，通过LED指示灯颜色的改变告知学生是否成功打卡。MC20作为AGPS定位模块核心芯片，需要CC2530作为Zigbee定位模块的控制芯片，MC20与CC2530 之间通过串口UART1进行通信，定位终端1上设置SIM卡座使用SIM卡为整个模块提供GSM/GPRS网络。MC20稳定工作电压为4V，需要设计5V转4V稳压电路为其供电，CC2530的工作电压为3.3V，通过连接MC20的3.3V为其供电。因为Zigbee和GPS信号频段的不同需要两部分内置天线，选用可充电的锂电池为整个定位终端供电。
所述Zigbee定位网络2负责定位终端1的室内定位，并将定位数据发送至数据处理服务器3；所述数据处理服务器3包括本地服务器和AGPS位置服务器，数据处理服务器3采用测量加权融合算法，及将室外Zigbee定位数据与AGPS 定位数据进行数据融合，将底层的定位数据进行集中计算，确定人员具体位置坐标；
数据融合的具体方法为：
所述的数据处理服务器3中的AGPS位置服务器接收AGPS定位模块通过 GSM/GPRS发送来的GPS信息伪距信息AGPS位置服务器根据伪距信息，并结合移动通信运营基站定位得到的辅助定位信息，计算出学生的最终位置坐标，AGPS 位置服务器将最终位置坐标发送给AGPS定位模块，AGPS定位模块使用GSM/GPRS 网络与数据处理服务器3通信，将学生的定位数据直接传输到本地服务器上。本地服务器在接收AGPS定位模块发送的学生位置信息的同时也要处理通过 Zigbee定位网络2发送来的Zigbee定位数据。在数据融合上首先要同步时间， AGPS定位模块可以通过GSM/GPRS获取当前的网络时间，而Zigbee网络传输数据有时间延迟，完成时间同步可以确保服务器接收的是同一时间的Zigbee和 AGPS定位数据；其次通过提取Zigbee定位数据包中的参考节点信息可以判断定位终端是在室内还是室外，AGPS在室外定位更精确，Zigbee在室内定位更精确，所以在采用测量加权融合算法时，如果定位终端在室内则Zigbee定位数据权重取为0.8，AGPS定位数据权重为0.2，如果定位终端在室外则Zigbee定位数据权重取为0.2，AGPS定位数据权重为0.8；
最后要统一坐标系，通过AGPS上传的位置信息为经纬度坐标，而通过Zigbee 定位是在设置好的校园坐标系内完成的，需要转换经纬度坐标使之匹配校园坐标系，最终完成数据融合。
所述的学生管理数据库4与学校教务管理系统连接获取学生的基本信息、本学期内的上课时间与上课地点，接收本地服务器处理后的学生定位数据并提取其中的MAC地址与学生管理数据库4中的学生信息匹配，从而完成考勤，学生管理数据库4还可以保存学生的运动轨迹，以及考勤时间、考勤地点、考勤率等信息。
所述上位机终端5显示学生的实时位置和考勤情况，上位机终端5为手机或PC端，通过连接学生管理数据库4，教师或管理人员可以实时监控学生所在校园位置和考勤信息，提高对学生的管理水平。
除上述实施例外，本发明还可以由其他实施方式，凡采用等同替换或者等效变换形成的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统，其特征是：包括定位终端(1)、Zigbee定位网络(2)、数据处理服务器(3)、学生管理数据库(4)和上位机终端(5)，所述定位终端(1)包括Zigbee定位模块和AGPS定位模块，定位终端(1)由学生随身携带；所述Zigbee定位网络(2)包括参考节点、路由器节点和协调器节点；所述Zigbee定位模块分别与参考节点以及路由器节点无线通信连接；所述路由器节点与协调器节点通过各自内置的无线通信模块无线通信连接；
所述数据处理服务器(3)包括本地服务器和AGPS位置服务器；所述本地服务器与AGPS位置服务器无线通信连接，本地服务器与协调器节点数据通信连接，本地服务器通过访问IP地址与学生管理数据库(4)无线通信连接；所述AGPS位置服务器通过移动通信运营基站与卫星无线连接；
所述学生管理数据库(4)与上位机终端(5)数据通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统，其特征是：所述上位机终端(5)包括上位电脑终端和上位手机终端；所述上位电脑终端通过网线与本地服务器连接，或者上位电脑终端通过无线网络与本地服务器无线连接；所述上位手机终端与本地服务器无线通信连接。
3.根据权利要求1所述的基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统，其特征是：所述定位终端(1)内部集成了CC2530和MC20两种定位芯片，定位终端(1)内设置SIM卡座，采用CC2530作为MC20的控制芯片。
4.根据权利要求1所述的基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统，其特征是：所述协调器节点与本地服务器通过CAN总线连接，或者协调器节点与WIFI模块组成网关，协调器节点通过所述网关与本地服务器无线通信连接。
CN202010515486.8A 2020-06-09 2020-06-09 基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统 Pending CN111541997A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010515486.8A CN111541997A (zh) 2020-06-09 2020-06-09 基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010515486.8A CN111541997A (zh) 2020-06-09 2020-06-09 基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111541997A true CN111541997A (zh) 2020-08-14

Family

ID=71976302

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010515486.8A Pending CN111541997A (zh) 2020-06-09 2020-06-09 基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111541997A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112053458A (zh) * 2020-09-30 2020-12-08 Oppo广东移动通信有限公司 打卡记录生成方法及相关装置
CN113596731A (zh) * 2021-08-16 2021-11-02 吉林建筑大学 一种基于卷积神经网络的ZigBee惯性辅助快速定位系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102469580A (zh) * 2010-11-18 2012-05-23 上海启电信息科技有限公司 一种基于无线传感技术的移动定位服务系统
CN103763678A (zh) * 2014-01-27 2014-04-30 歌联科技（上海）有限公司 移动监测终端分级定位实现方法
CN207037745U (zh) * 2017-08-14 2018-02-23 吉林建筑大学 基于无线传感定位技术的中小学校园安全监管系统
WO2018176352A1 (zh) * 2017-03-31 2018-10-04 深圳市翼动科技有限公司 一种基于云计算的校园考勤分布式管理系统
CN211880626U (zh) * 2020-06-09 2020-11-06 吉林建筑大学 基于ZigBee和AGPS技术的校园安全监管系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102469580A (zh) * 2010-11-18 2012-05-23 上海启电信息科技有限公司 一种基于无线传感技术的移动定位服务系统
CN103763678A (zh) * 2014-01-27 2014-04-30 歌联科技（上海）有限公司 移动监测终端分级定位实现方法
WO2018176352A1 (zh) * 2017-03-31 2018-10-04 深圳市翼动科技有限公司 一种基于云计算的校园考勤分布式管理系统
CN207037745U (zh) * 2017-08-14 2018-02-23 吉林建筑大学 基于无线传感定位技术的中小学校园安全监管系统
CN211880626U (zh) * 2020-06-09 2020-11-06 吉林建筑大学 基于ZigBee和AGPS技术的校园安全监管系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112053458A (zh) * 2020-09-30 2020-12-08 Oppo广东移动通信有限公司 打卡记录生成方法及相关装置
CN112053458B (zh) * 2020-09-30 2022-06-07 Oppo广东移动通信有限公司 打卡记录生成方法及相关装置
CN113596731A (zh) * 2021-08-16 2021-11-02 吉林建筑大学 一种基于卷积神经网络的ZigBee惯性辅助快速定位系统及方法
CN113596731B (zh) * 2021-08-16 2024-04-02 吉林建筑大学 一种基于卷积神经网络的ZigBee惯性辅助定位系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104507162B (zh) 基于绑定关系的蓝牙信标数据业务系统
CN106908824B (zh) 一种应用于铁路的精准定位系统
CN111103611B (zh) Uwb与gps一体化定位方法及系统
CN102724287A (zh) 一种移动空间四维信息服务系统及其终端和定位方法
CN108966119A (zh) 一种室内高精度人员定位系统
CN111541997A (zh) 基于Zigbee和AGPS技术的校园安全监管系统
CN110234154B (zh) 一种支持自组网的户外团队通讯系统
CN114245363B (zh) 一种北斗应急通信系统及方法
Lorincz et al. A robust, decentralized approach to rf-based location tracking
CN106658712B (zh) 一种通信终端定位方法及系统
CN103903390A (zh) 可定位的穿戴式跌倒监测系统
CN105188072A (zh) 智能全网无线信号侦测系统
CN112308998A (zh) 一种基于蓝牙的室内定位智能巡检系统及方法
CN211880626U (zh) 基于ZigBee和AGPS技术的校园安全监管系统
CN203813965U (zh) 一种用于定位的无线环境数据嗅探器
CN102866411B (zh) 一种地质勘查安生系统
CN207340196U (zh) 一种基于uwb技术的定位卡
CN202995030U (zh) 一种室内人员定位装置
CN112672273A (zh) 一种室内外切换的定位系统及方法
CN109116380A (zh) 一种gnss接收机、基于gnss接收机的定位系统和方法
CN203120157U (zh) 一种井下人员定位搜救系统
CN111694041A (zh) 一种基于NB-IoT通信的定位模块及其智慧工地可视化定位管理系统
CN210570717U (zh) 基于光能采集的NB-IoT智慧学生卡及其系统
CN212851027U (zh) 一种煤矿井下人员信息采集系统
CN205902084U (zh) 一种户外救援系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination