CN113179490A - 一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1、提供一终端，所述终端能与用户的非接触式卡内置RFID或IC卡进行交互，并完成用户识别及认证数据的采集；步骤S2、提供一服务器，所述服务器保存预先采集的用户紧急联系人信息及用户识别库；步骤S3、有应急呼叫需求时，用户通过终端发起呼叫请求并采集认证数据，服务器完成认证并发送紧急联络人信息至终端，再由终端完成呼叫；步骤S4、当用户携带非接触式卡经过终端时，终端能自动识别，并上报信息给服务器；步骤S5、提供一手机APP，所述APP能够与终端和服务器进行交互；本发明能够利用物联网技术实现用户识别、跟踪轨迹并呼叫紧急联络人。

Description

一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法。
背景技术
紧急呼叫（Emergency Call）简称EC，是一种电信业务。紧急呼叫业务用于移动台向当地的紧急呼叫中心联系。与一般的语音通信不同，紧急呼叫业务一般允许移动台不插入SIM卡直接拨号。在GSM规范中，112被定义为紧急呼叫的电话号码。在国内紧急呼叫的号码还包括110、119、120 等号码。由于紧急通话优先级非常高，运营商对紧急呼叫的限制非常少， 并不需要注册，不需要注册也就不需要SIM卡完成手机与网络侧的相互认证，所以没有SIM卡也可以进行拨打紧急号码。通过拨打紧急号码，手机所建立连接的网络会自动识别紧急号码并利用基站对拨打用户的位置大概定位，然后把该号码接入到最近的基站，就可以进行紧急通话。常见的定位方法包括了BLS(Based Location Serices，基于位置的服务)和GPS(Global Positioning System，全球定位系统)。移动通信基站定位从定位计算的原理上大致可以分为3种类型：基于三角关系和运算的定位技术、基于场景分析的定位技术和基于临近关系的定位技术：COO（Cell of Origin）定位是一种单基站定位，即根据设备当前连接的蜂窝基站的位置来确定设备的位置；七号信令定位，是以信令监测为基础，能够对移动通信网中特定的信令过程，如漫游、切换以及与电路相关的信令过程进行过滤和分析，并将监测结果提供给业务中心，以实现对特定用户的个性化服务。该项技术通过对信令进行实时监测，可定位到一个小区，也可定位到地区； TOA(Time of Arrival，到达时间)、TDOA(TimeDifference of Arrival,到达时间差)都是基于电波传播时间的定位方法。同时也都是三基站定位方法；AOA(Angle of Arrival，到达角度)定位是一种两基站定位方法，基于信号的入射角度进行定位。基于场强的定位，是通过测出接收到的信号场强和已知的信道衰落模型及发射信号的场强值估计收发信短的距离，根据多个三个距离值就可以得到设备的位置。GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。GPS定位成本高（需要终端配备GPS硬件）、定位慢、耗电多。混合定位就是同时使用两种以上的定位方法来进行定位。目前市场上主流的儿童电话手表，多支持双向通话、紧急呼叫、定位
功能、上课禁用、监护成员、安全围栏、轨迹查看、超低辐射、生活防水、功耗优化等功能，功能较为完善。关于定位通常支持GPS/LBS双定位。关于功耗方面，往往需要厂商通过智能算法，优化手表的耗电量，为手表提供更持久的续航。
关于紧急呼叫方面，目前运营商提供的公共服务包含了紧急呼叫功能，但局限性较大，一是要有手机终端，二是仅限呼叫公共的“紧急呼叫号码”（110、119、120、122），无法呼叫紧急联络人；而且存在“紧急呼叫”无法接通的情况，基本原因如下：在不插卡或卡无效的情况下使用手机的“紧急呼叫”功能，要用到手机里的特定预置号码，但我国手机入网并未明确紧急呼叫号码应是110等国内号码。因此一些生产厂商就沿用总公司所在国的标准进行出厂设置，如112就是欧盟国家的报警电话，911是美国报警电话。而112在中国是电信故障申告号码，但是在拨打时必须加上当地区号才能接通。当使用紧急呼叫功能时，手机默认拨打112或者911，但是我国通信网络并不能识别这两个号码，所以也就无法转接。目前我国在通信服务的相关规定中，并没有明确对不能识别的呼叫号码该如何转接，而且紧急呼叫通常都是SIM卡不能正常工作情况下发起的，网络也不能识别呼叫人身份。目前政府部门规划的疫情轨迹跟踪系统，主要是利用运营商的定位系统实现跟踪，存在局限性：被跟踪人员要有手机，而且跟踪半径较大，不够精准。对于没有手机的学生群体或者上班期间不能使用通信设备的人员等，无法起到有效的跟踪作用。另外，对于防范儿童走失、老人走失、病人走失等场景，尚有较大的优化空间。市场上目前比较流行的电话手表，针对性的解决了上述的问题。但存在“成本高，并未完全普及；使用电话手表容易导致儿童注意力分散，学校禁止使用；此外，也存在手表未充电或充完电忘记带的情况”等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够利用物联网技术、移动通信技术、生物识别技术实现用户识别、跟踪轨迹并呼叫紧急联络人的紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法。
本发明采用以下方法来实现：一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、提供一终端，所述终端能与用户的非接触式卡内置RFID或IC卡进行交互，并完成用户识别及认证数据的采集；
步骤S2、提供一服务器，保存预先采集的用户紧急联系人信息及用户识别库；
步骤S3、有应急呼叫需求时，用户通过终端发起呼叫请求并采集认证数据，服务器完成认证并发送紧急联络人信息至终端，再由终端完成呼叫；
步骤S4、当用户携带非接触式卡经过终端时，终端能自动识别，并上报信息给服务器；
步骤S5、提供一手机APP，所述APP能够与终端和服务器进行交互。
进一步的，所述步骤S1进一步具体为：用户在终端主界面上启动紧急拨号程序，终端会先识别智能卡；若感应到有智能卡，则将识别卡的关联信息，作为认证的初始检索范围；若不存在识别卡，则将终端所在区域，作为认证的初始检索范围。
进一步的，所述步骤S1中的用户识别及认证数据的采集采用生物识别技术，包括人脸识别技术、指纹识别技术、虹膜识别技术。
进一步的，所述步骤S2进一步具体为：紧急联系人信息由服务器导入设定，预先对用户的家人、朋友的联系方式进行采集，再导入服务器内；终端用户在通过认证后，可通过终端增加或修改个人的紧急联络人信息，从而实现用户紧急联系人信息的批量采集导入和个体增量维护的全功能覆盖；用户识别库内为终端采集的用户人脸信息、指纹信息和虹膜信息。
进一步的，所述步骤S3进一步具体为：有应急呼叫需求时，用户通过终端发起呼叫请求，并完成呼叫过程的认证步骤，认证方式可以是刷卡、正脸面对终端、指纹录入或是虹膜认证，服务器会对终端采集的认证数据与认证库中的数据进行匹配，并反馈紧急联系人信息发送至终端，再由终端对用户的紧急联系人发起紧急呼叫。
进一步的，所述步骤S4进一步具体为：在用户佩戴非接触式卡经过终端或者用户的人脸进入终端的识别范围内，终端会自动识别智能卡信息或记录用户的人脸信息，并反馈位置信息给服务器，通过多台终端的联动，服务器记录统计佩戴者的行动轨迹。
进一步的，所述步骤S5进一步具体为：紧急联络人可通过手机APP或终端发起寻人请求；经身份认证后，服务器会发送用户的轨迹信息给紧急联络人，并发布寻人启事信息到各终端；当目标用户经过终端时，终端可通过语音、文字或图像等方式提示目标用户，显示应急备选方案给目标用户，并上报信息给服务器，由服务器自动通知到紧急联络人；紧急联络人可通过手机APP，随时查询服务器获取最新轨迹信息，也可通过服务器管理系统查询用户位置信息，结合紧急呼叫回拨机制和导航系统，快速联系和找到目标用户。
本发明的有益效果在于：本发明提出利用物联网技术、人脸识别、指纹识别、移动通信等技术，实现快速识别、跟踪轨迹并提供呼叫紧急联络人的公共服务，完善公共应急呼叫服务和轨迹跟踪机制；智能卡成本低廉、不易损坏、一芯多用；跟踪系统定位精准，用户无感；部署灵活、规模可控；本发明既满足了群众的应急需求，又做到了防骚扰，快速直连，且能有效减少占用110等有限的公共救助资源，填补技术和市场空白，与现有的轨迹跟踪系统和电话手表的市场形成互补。
附图说明
图1为本发明的方法流程框图。
图2为本发明的流程示意图。
图3为所述认证机制的流程示意图。
图4为紧急呼叫的流程示意图。
图5为非接触式卡识别技术的原理示意图。
图6为轨迹跟踪记录的流程图。
图7为非接触式卡数据的功能框图。
图8为寻人回拨导航的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1和图2所示，本发明提供了一实施例：一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、提供一终端，所述终端能与用户的非接触式卡内置RFID或IC卡进行交互，并完成用户识别及认证数据的采集；
步骤S2、提供一服务器，保存预先采集的用户紧急联系人信息及用户识别库；
步骤S3、有应急呼叫需求时，用户通过终端发起呼叫请求并采集认证数据，服务器完成认证并发送紧急联络人信息至终端，再由终端完成呼叫；
步骤S4、当用户携带非接触式卡经过终端时，终端能自动识别，并上报信息给服务器；
步骤S5、提供一手机APP，所述APP能够与终端和服务器进行交互。
下面结合一具体实施例对本发明作进一步说明：
使用时，用户佩戴非接触式卡，然后用户经终端进行认证数据的采集，终端识别用户的非接触式卡，采集非接触式卡数据，然后对用户的人脸、指纹、虹膜进行数据采集，从而完成对用户认证数据的采集，然后将用户采集的认证数据发送至服务器，建立用户的认证识别库，服务器再根据用户的个人信息采集导入紧急联系人信息，也可以通过用户自行录入紧急联系人信息，服务器进行保存设置，然后在用户佩戴非接触式卡经过终端或者用户的人脸进入终端的识别范围内，终端会自动识别智能卡信息或记录用户的人脸信息，并反馈位置信息给服务器，通过多台终端的联动，服务器记录统计佩戴者的行动轨迹。在用户发生紧急状况时，系统提供了主动和被动两种方式实现紧急呼叫和轨迹定位：主动方式、用户可以本人自行在终端发起紧急呼叫，并完成呼叫过程的认证步骤，认证方式可以是刷卡、正脸面对终端、指纹录入或是虹膜认证，服务器会对终端采集的认证数据与认证库中的数据进行匹配，并反馈紧急联系人信息发送至终端，再由终端对用户的紧急联系人发起紧急呼叫；被动方式、由用户的紧急联系人，发起寻人请求，在认证通过后，服务器可将采集的用户行动轨迹发送给紧急联系人，便于紧急联系人对用户的寻找。
终端主要负责与佩戴者的非接触式卡（如学校的校徽、工作证、医护、病人的识别卡，图书证、身份证等，简称识别卡、智能卡）内置RFID或IC卡进行交互及完成人脸识别或指纹识别或虹膜识别等认证数据的采集、发起紧急呼叫；服务器则预置紧急联系人信息及识别库（如人脸图像库、指纹库等），并实现数据匹配、存储、读取、检索等功能，它能识别出用户信息并完成轨迹跟踪及反馈紧急联系人信息给终端，再由后者发起紧急呼叫。
使用者通过终端（如数字标牌、公共显示器、PAD等），紧急拨打紧急联络人的电话。为使用上的便捷及保护隐私等考虑，紧急呼叫模块可采用人脸识别、指纹技术、虹膜等技术，结合识别卡识别（加快匹配速度）的认证机制。
对于识别卡的识别，可采用射频识别技术，其具体原理如下：请参阅图5所示，射频识别技术是一种非接触式自动识别技术，可实现双向数据传输，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，整个过程无须人工干预。电子标签内部核心为集成电路芯片，分为有源和无源电子标签。无源电子标签工作所需的能量由读写器产生的射频载波提供。通信协议可采用ISO 14443 TYPE A协议。请参阅图7所示，标签读取终端实现非接触式卡数据的远距离读取、存储、上传等功能。从图中可以看出，数据读取模块包括发送通道和接收通道两大部分。其中发送通道通过产生能量足够强的高频载波，以激活射频卡；接收通道则利用电感耦合原理，提取有用信号送至微控制器并实现数据解码。
请参阅图6所示，轨迹记录对用户是无感的，当佩戴者经过终端，终端会自动识别智能卡信息，并反馈位置信息给服务器。通过多台终端的联动，服务器记录统计佩戴者的行动轨迹；该系统可独立部署，也可结合GPS/LBS的混合部署使用。 紧急联络人可通过手机APP，查询服务器获取轨迹信息，也可通过服务器管理系统查询。
特别的，结合寻人的现实需求，做如下的设计：在有人发起寻人启事后，当被寻找人佩戴智能卡接近终端时，终端会自动发起语音及文字提示，如提醒被寻人等待等，并反馈信息给发布者（提示的方式、内容及是否提示，可由发布者决定）。具体流程请参阅图8所示，当紧急联络人，通过手机APP或终端或报警等方式，发起寻人请求，系统将启动认证机制；认证的技术方案，可复用紧急呼叫流程的方案;认证数据的收集可通过紧急联络人的手机APP上传、也可通过终端收集或报警后人工审核通过的方式；经身份认证后，服务器将发布寻人信息到各终端；当被寻找人佩戴智能卡接近终端时，终端将提醒被寻找人和并报告终端位置信息给服务器，服务器将记录位置信息，并生成被寻人的轨迹报告，通过与紧急联络人手机APP通信，通知紧急联络人；服务器提供查询接口和实时通知的功能，紧急联络人可通过回拨机制和下载导航图，并利用导航功能，快速联系和找到被寻找人。关于回拨机制，为兼顾效率和应急需求，做如下设计，在用户发起紧急呼叫的一定周期，如1小时内，允许紧急联络人回拨终端，从而与该终端建立语音或视频通信；或者当紧急联络人发起寻人请求通过后，允许紧急联络人回拨被寻找人所在终端；其它情况下，不允许紧急联络人回拨终端。此外，通过提供交互通信的接口，上述机制，可和现有的其它系统，如天眼系统、疫情监测等系统相结合，从而实现更大范围检索和进一步扩展功能业务。
请参阅图4所示，用户在终端主界面上启动紧急拨号程序，终端会先识别智能卡；若感应到有智能卡，则将识别卡的关联信息，作为认证的初始检索范围；若不存在识别卡，则将终端所在区域，作为认证的初始检索范围。以学校为例，按班级、年级、学校、地区、市、省等逐级匹配，直到匹配成功。当认证成功后，服务器会反馈识别卡所有者的紧急联络人信息给终端，由终端发起紧急寻呼。因为有预置了联络人信息，寻呼的方式可以使用IP电话技术，如skype软件，也可使用运营商的通信模组。
用户识别及认证数据的采集可采用人脸识别、指纹技术、虹膜等技术。以人脸识别为例，请参阅图3所示，其中图像采集部分由终端负责，它通过网络将照片传递给服务器，由服务器完成图像的预处理及后处理后，得到人脸具体信息，再通过数据库查询获取此人的紧急联系人，反馈给终端。因为用户的身高、脸部轮廓、角度、与摄像头的距离、光照等，存在差异，可采用如下几种策略，兼顾识别率、易用性和成本：
摄像头选件：建议选用自带补光、光谱矫正能力较强、双目组合的摄像头；
摄像头焦距，可参考如下视场角和焦距的公式，并结合终端的安装位置等确定：
水平视场角：α=2arctan（w/2f）
垂直视场角：β=2arctan（h/2f）
其中w为视场宽度，h为视场高度，f为镜头的焦距。
机构设计：可采用双目双摄像头结构，一个摄像头角度固定，只允许用户利用十字轨道调整位置，作为第一优先的摄像头；另一个摄像头，允许调整角度和位置，作为备用摄像头，可采用球台机械机构和十字架轨道相结合的方式，其中，球台结构，允许水平和垂直角度旋转。这样不仅增加了灵活性和适应能力，兼容了便利性，同时利于故障容灾；另外，可通过在地面贴黄线的方式，控制终端与对象的距离在1.5M左右。
流程设计：用户启动紧急呼叫后，默认使用第一摄像头，系统会依据用户历史使用记录（含成功匹配的最佳角度）、用户的身高信息、终端的硬件信息等，自动调整摄像头初始位置，并弹出正面照画框及提示信息等；用户可人工选择切换到第二摄像头，切换后，系统会自动设置摄像头的初始位置和拍照角度，再由用户按需手工调整；当第一摄像头故障，系统会自动启用第二摄像头，并上报故障信息给服务器。
算法层面：策略一、记录历史使用信息，包括记录用户拍照所在的终端信息、摄像头硬件及位置信息、拍照角度等；策略二、用成功认证的照片，实时更新认证库的照片信息；策略三、认证库照片可保存多张用于匹配的照片，可包含最新适配成功的照片、匹配成功次数最多的照片、人工采集确认上传的照片等，并按一定优先级依次匹配；除人工采集的照片外，其它照片由系统自动应用策略二更新替换；策略四、针对角度问题，除提示用户正面拍照及机构旋转设计、距离标识外，可使用主动表观模型(AAM)估计人脸旋转角度；然后通过多角度模型合成正面人脸；最后采用线性判别分析法(LDA)获取最佳分类特征，并对其进行识别。
图3所示的异常流程，主要处理几种情况：
1. 认证失败情况：如人脸库数据不全或者因为光照、拍摄角度、图像
库未更新或者识别程序的bug等。
2. 识别卡的信息和人脸识别的匹配结果不一致的情况。
考虑到应急呼叫场景的特殊性，建议当认证失败，但在有识别卡的情 况下，
允许一定次数的应急呼叫；同时开放紧急联络人通过APP等方式取消
“认证失败后限制呼叫该紧急联络人”的权限。服务器记录这些异常并生成
异常单，知会相关负责人和关系人，处理相关异常，直到闭环。异常单的
处理可以后补的方式完成，即在异常单未关结的情况下，还是允许一定次数的
紧急呼叫，具体次数及权限设计等机制，可形成后台配置的策略，按需定制。
关于服务器的部署，客户可自组网，形成局域网或者通过网关再接入广域网，也可使用云服务器部署。特别的，若在广域网内形成规模部署，如在各公共场合场所均有部署的话，能帮助降低小朋友老人走失的概率，并且为他们提供了额外的应急通信的渠道。
总之，本发明能够通过 CS 或 BS 架构，实现呼叫紧急联络人和紧急联络人回拨的机制；智能卡识别信息与认证相结合，分级认证的机制；利用智能卡，实现轨迹跟踪，结合寻人系统设计，提醒被寻人，并实现快速定位、通信和导航的机制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1、提供一终端，所述终端能与用户的非接触式卡内置RFID或IC卡进行交互，并完成用户识别及认证数据的采集；
步骤S2、提供一服务器，保存预先采集的用户紧急联系人信息及用户识别库；
步骤S3、有应急呼叫需求时，用户通过终端发起呼叫请求并采集认证数据，服务器完成认证并发送紧急联络人信息至终端，再由终端完成呼叫；
步骤S4、当用户携带非接触式卡经过终端时，终端能自动识别，并上报信息给服务器；
步骤S5、提供一手机APP，所述APP能够与终端和服务器进行交互。
2.根据权利要求1所述的一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S1进一步具体为：用户在终端主界面上启动紧急拨号程序，终端会先识别智能卡；若感应到有智能卡，则将识别卡的关联信息，作为认证的初始检索范围；若不存在识别卡，则将终端所在区域，作为认证的初始检索范围。
3.根据权利要求1所述的一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S1中的用户识别及认证数据的采集采用生物识别技术，包括人脸识别技术、指纹识别技术、虹膜识别技术。
4.根据权利要求1所述的一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S2进一步具体为：紧急联系人信息由服务器导入设定，预先对用户的家人、朋友的联系方式进行采集，再导入服务器内；终端用户在通过认证后，可通过终端增加或修改个人的紧急联络人信息，从而实现用户紧急联系人信息的批量采集导入和个体增量维护功能的全覆盖；用户识别库内为终端采集的用户人脸信息、指纹信息和虹膜等生物特征信息。
5.根据权利要求1所述的一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S3进一步具体为：有应急呼叫需求时，用户通过终端发起呼叫请求，并完成呼叫过程的认证步骤，认证方式可以是刷卡、正脸面对终端、指纹录入或是虹膜认证，服务器会对终端采集的认证数据与认证库中的数据进行匹配，并反馈紧急联系人信息发送至终端，再由终端对用户的紧急联系人发起紧急呼叫。
6.根据权利要求1所述的一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S4进一步具体为：在用户佩戴非接触式卡经过终端或者用户的人脸进入终端的识别范围内，终端会自动识别智能卡信息或记录用户的人脸信息，并反馈位置信息给服务器，通过多台终端的联动，服务器记录统计佩戴者的行动轨迹。
7.根据权利要求1所述的一种紧急拨号技术和轨迹跟踪的方法，其特征在于：所述步骤S5进一步具体为：紧急联络人通过手机APP或终端发起了寻人请求；经过身份认证后，服务器会发送用户的轨迹信息给紧急联络人，并发布寻人启事信息到各终端；当目标用户经过终端时，终端可通过语音、文字或图像等方式提示目标用户，显示应急备选方案给目标用户，并上报信息给服务器，由服务器自动通知到紧急联络人；紧急联络人可通过手机APP，随时查询服务器获取最新轨迹信息，也可通过服务器管理系统查询用户位置信息，结合紧急呼叫回拨机制和导航系统，快速联系和找到目标用户。
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