CN113950144A - 监测方法、系统、装置及计算机程序产品 - Google Patents

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CN113950144A CN202111167008.3A CN202111167008A CN113950144A CN 113950144 A CN113950144 A CN 113950144A CN 202111167008 A CN202111167008 A CN 202111167008A CN 113950144 A CN113950144 A CN 113950144A
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Abstract

本发明涉及监控技术领域，特别适用于监控中的定位。针对目前监控区域中定位并不精确且精确定位成本高等缺陷，提出了本发明的监测方法、系统、装置及计算机程序产品，旨在解决如何降低成本同时提高定位精度的技术问题。为此，本发明的方法依据电子地图，在指定位置设置多个采集点并相应地标定多个监控区域；并在每个所述采集点至少设置粗略定位采集和精确定位采集；通过多个采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取被测目标的定位信息，计算被测目标的位置信息，有助于降低计算复杂度成本的同时提升定位精确。

Description

监测方法、系统、装置及计算机程序产品
技术领域
本发明属于监控技术领域，特别适用于监控中的定位，更具体的是涉及一种监测方法、系统、装置及计算机程序产品。
背景技术
现有技术中，例如RFID射频测距(读卡器测距)、WIFI测距、UWB测距、蓝牙测距等粗略定位监控技术都兼具身份识别和定位功能，但由于信号干扰极易引起的信号漂移或者频繁大波弧抖动，极易导致定位精度不足的情况。此外，现有粗略定位监控技术还存在如下缺陷：在实体(人、车、机器人等)不携带相应技术的信标卡片时无法监控到非法进入某指定区域。
而又例如超声波、红外波、双目可见光、毫米波、激光雷达等技术定位精度相对比较高，且能够在实体(人、车、机器人等)不携带信标卡片时监控到其非法进入某指定区域等异常情况，但在不通过声纹分析、机器视觉等高成本复杂计算处理等条件下、并不具备身份识别区分的功能，不能满足复杂的多身份定位监控场景需要。例如狱警、犯人、工地人员、管理人员、游客等等。此外，现有监测方法，在降低成本、提高监测精度方面仍存在很大改进空间。
因而，需要改进现有的监测定位，简单低成本地实现准确定位和身份识别，对不同身份的多个实体在各种监控区中有效监测定位。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明旨在解决如何实现定位精度提升的同时降低成本和复杂度的技术问题；进一步，解决如何结合精确定位技术和粗略定位技术实现监控区域中对进入的多个目标准确定位同时正确识别对象身份的技术问题；进一步，解决通过如何布置和结合两种定位技术降低计算及设备成本获得简单易行的准确定位识别的技术问题，从而无需复杂的机器学习(机器视觉)、各种分析(声纹分析)等计算。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提出一种监测方法，包括：依据电子地图，在指定位置设置一个或多个采集点并相应地标定一个或多个监控区域；其中，每个所述采集点至少包括粗略定位采集和精确定位采集；当被测目标进入所述监控区域时，通过所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息。
根据本发明的优选实施方式，依据电子地图，在指定位置设置一个或多个采集点并相应地标定一个或多个监控区域，具体包括：根据需要监控的物理空间建立所述电子地图，并提供所述电子地图的空间坐标参数；根据所述空间坐标参数设置的每个所述采集点中，所述粗略定位采集和精确定位采集分布于所述电子地图的空间中同一水平坐标的垂直线上，并且，所述粗略定位采集处于精确定位采集的高处；每个所述监控区域在所述电子地图上依据所述空间坐标参数进行相应地标定，形成相应的几何形状区域。
根据本发明的优选实施方式，还包括：所述物理空间包括物理空间的尺寸；所述电子地图的空间坐标参数包括水平面的xy坐标参数；所述监控区域形成的几何形状区域包括：圆形、三角形、或多边形的电子栅栏；每个所述采集点的粗略定位采集使用粗略定位装置、精确定位采集使用精确定位装置，并且，粗略定位装置与精确定位装置安装在同一水平坐标xy的垂直线上且不重叠；和/或，如果粗略定位装置和精确定位装置为非全向360度的类型，则粗略定位装置和精确定位装置的采集朝向一致；和/或，安装时以精确定位采集的朝向为准，并且，确保粗略定位装置和精确定位装置的有效采集范围覆盖或包围对应的所述监控区域；和/或，对会出现更多的被测目标的所述监控区域，采用更密集地设置更多采集点。
根据本发明的优选实施方式，当被测目标进入所述监控区域时，通过所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息，具体包括：各个所述采集点通过粗略定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的第一位置信息和身份ID；各个所述采集点通过精确定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的距离信息，其中，所述距离信息表示所述被测目标与所述采集点之间的测距距离ln，n为大于等于1的自然数；基于所述第一位置信息、身份ID和所述距离信息，确定所述被测目标的实际位置信息。
根据本发明的优选实施方式，各个所述采集点通过粗略定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的第一位置信息，具体包括：通过粗略定位采集的定位识别，得到进入所述监控区域的所有所述被测目标的坐标；通过多点定位算法计算所有所述被测目标相互间的相对方向方位和模糊的相对距离，推测每个所述被测目标在水平面的粗略坐标以作为所述第一位置信息；各个所述采集点通过精确定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的距离信息，具体包括：以所述被测目标的所述粗略坐标为中心形成预设宽度的区域，通过与获得所述粗略坐标时位于同一采集点的精确定位采集进行测距采集，得到的所述被测目标的所有测距距离ln；基于所述第一位置信息、身份ID和所述距离信息，确定所述被测目标的实际位置信息，具体包括：根据所述身份ID从所有的所述被测目标中区分每个被测目标；根据具有同一个身份ID的所述被测目标的粗略坐标、所述预设宽度、测距距离ln、以及相应的精确定位采集所位于的采集点的水平坐标，计算各个所述采集点的每一个与相应的所述被测目标的最短距离LTn和测距距离ln之间的差值LEn；根据预设的误差范围判断所述差值LEn对应的测距距离ln是否为有效测距距离；如果判断为是，则根据所述被测目标的所述有效测距距离ln对应的精确定位采集所位于的采集点的水平坐标和所述有效测距距离ln计算所述被测目标的实际精确位置。
根据本发明的优选实施方式，还包括：所述预设宽度的区域为特定尺寸的圆形区域，所述预设宽度为所述圆形的直径W；和/或，计算各个所述采集点的每一个与相应的所述被测目标的最短距离LTn和测距距离ln之间的差值LEn，具体还包括：利用所述被测目标的粗略坐标和水平面的各个所述采集点的坐标，计算所述粗略距离Ln；利用所述粗略距离Ln与所述预设宽度计算最短距离LTn；将所述最短距离LTn与对应的采集点的测距距离ln相减并取绝对值，得到所述差值LEn；和/或，计算所述被测目标的实际精确位置包括：当所述被测目标有三个或三个以上的采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的三个或三个以上的所述采集点在水平面的坐标xy以及对应的测距距离ln，通过多点定位算法计算所述被测目标的实际精确位置；当所述被测目标仅有两个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合所述被测目标的所述粗略坐标或者基于所述被测目标的移动的预测定位坐标，计算所述被测目标的实际精确位置；当所述被测目标仅有一个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合基于所述被测目标的移动的预测定位坐标，计算所述被测目标的实际精确位置；和/或，如果判断所述差值LEn对应的测距距离ln为无效测距距离，则剔除所述无效测距距离及其对应的精确定位采集所位于的采集点的水平面的坐标，以仅保留所有被测目标中每个所述被测目标的有效测距距离及其对应的精确定位采集所位于的采集点的水平面的坐标；和/或，如果判断所述被测目标的所述差值LEn对应的测距距离ln全部都为无效测距距离，则将所述被测目标的所述粗略坐标作为所述实际精确位置，或者，根据所述被测目标周围的已经进行了精确定位采集的所有其他被测目标与接收信号强度指示RSSI对所述被测目标的所述粗略坐标进行定位校准以确定所述实际精确位置。
根据本发明的优选实施方式，还包括：根据历史监测实验数据，拟合各影响因素与差值LEn之间的线性偏差关系，确定所述差值LEn的最大值LEmax和最小值LEmin，并由所述最大值LEmax和最小值LEmin预设所述误差范围；和/或，根据预设的误差范围判断所述差值LEn对应的测距距离ln是否为有效测距距离，具体包括：将所有采集点得到的测距距离ln所对应的所述差值LEn与预设的误差范围中的最大值和最小值进行比较，当所述差值LEn大于最小值LEmin且小于最大值差值LEmax时，确定所述差值LEn对应的测距距离ln是有效测距距离；和/或，当所述被测目标仅有两个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合所述被测目标的所述粗略坐标或基于所述被测目标的移动的预测定位坐标，计算所述被测目标的实际精确位置，具体包括：将两个所述采集点根据有效测距距离确定的精确位置中，距离所述被测目标的粗略坐标近的位置，作为实际精确位置；或者，根据所述被测目标在本次监测实际精确位置之前的一预设时间段内的实际精确位置的定位坐标来预测本次位置P”的预测定位坐标；将两个所述采集点根据有效测距距离确定的精确位置中，距离所述预测定位坐标近的位置，作为实际精确位置；和/或，当所述被测目标仅有一个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合基于所述被测目标的移动的预测定位坐标，计算所述被测目标的实际精确位置，具体包括：根据所述被测目标在本次监测实际精确位置之前的一预设时间段内的实际精确位置的定位坐标来预测本次位置P”的预测定位坐标；将所述采集点的坐标作为圆心形成预定半径的圆形，并以所述被测目标移动方向作一条延长线；如果所述延长线与所述圆形相交，则所述延长线与所述圆形的圆边存在两个交点，从连个交点中取与预测本次位置P”的距离更近的一点作为实际精确位置；如果所述延长线与所述圆形相切，则所述延长线与所述圆形的圆边存在一个交点，所述交点作为实际精确位置；如果所述延长线与所述圆形不相交，则由预测本次位置P”到所述圆形的圆心作一条线段，将所述线段与所述圆形的圆边的交点，作为实际精确位置和/或，还包括：当所述监控区域的所有被测目标确定了实际精确位置后，基于所有所述被测目标各自的实际精确位置的水平面的坐标为圆心、预设直径W形成的圆形，与各个所述监控区域的几何形状区域的电子栅栏是否发生发生碰撞，判断所有被测目标各自所在的监控区域。
根据本发明的优选实施方式，根据所述被测目标在本次监测实际精确位置之前的一预设时间段内的实际精确位置的定位坐标来预测本次位置P”的预测定位坐标，具体包括：预设一时间段中，监测获得最前一次的实际精确位置P的坐标(tx1,ty1)，经过t’时间后的监测获得上一次实际精确位置P’的坐标(tx1’,ty1’)，确定向量
Figure BDA0003291745280000051
如果所述上一次定位采集到本次定位采集时间间隔t，则经过时间t后预测的本次的精确位置P”的坐标
Figure BDA0003291745280000061
Figure BDA0003291745280000062
和/或，根据所述被测目标周围的已经进行了精确定位采集的所有其他被测目标与接收信号强度指示RSSI对所述被测目标的所述粗略坐标进行定位校准以确定所述实际精确位置，具体包括：所述被测目标的测距距离ln全部都为无效测距距离时，提取对所述被测目标进行过粗略定位采集并获得了所述被测目标的粗略坐标的一个或多个采集点；根据所述一个或多个采集点精确定位采集过的其他所有的一个或多个被测目标，计算所述一个或多个采集点与相应的所述其他所有的一个或多个被测目标之间的最短距离LTn，进行所述最短距离LTn两两排序以确定所述其他所有的一个或多个被测目标分别距离最近的所述一个或多个采集点；根据所述电子地图获得所述一个或多个采集点分别到最近的所述其他所有一个或多个被测目标的测距距离ln，确定距离所述被测目标最近的所述一个或多个采集点；通过最近的所述一个或多个采集点的粗略定位采集和精确定位采集，获取从最近的所述一个或多个采集点到相应最近的所述其他所有一个或多个被测目标的RSSI场强值和实测距离D；通过关系表达式RSSI＝a×log10D+b的二元一次方程求解确定最近的所述一个或多个采集点的粗略定位采集在所述表达式中的a、b参数的值；根据从最近的所述一个或多个采集点的粗略定位采集到所述被测目标测定的RSSI值和距离D的所述表达式里的参数值a、b，以及所述粗略定位采集到相应的所述精确定位采集的垂直高度h，通过所述表达式进行代数变换，推导最近的所述一个或多个采集点到所述被测目标的水平距离D’；根据每个所述水平距离D’，利用多点定位算法计算所述被测目标的实际精确位置。
根据本发明的优选实施方式，还包括：当所有所述采集点对进入所述监控区域的所有被测目标进行粗略定位采集和精确定位采集并计算出所有所述被测目标的实际精确位置后，根据所有所述被测目标的实际精确位置与所述监控区域边界的碰撞，确定每个所述被测目标的实际所在的监控区域。
根据本发明的优选实施方式，所述粗略定位采集通过以下一种或多种粗略定位装置获取所述定位信息：RFID读卡器测距装置、UWB测距装置、WIFI测距装置、蓝牙测距装置；和/或，所述精确定位采集通过以下一种或多种精确定位装置获取所述定位信息：超声波装置、红外波装置、双目可见光装置、毫米波装置、激光雷达装置；和/或，还包括：根据由粗略定位采集获取的所述被测目标的身份ID，确定所述被测目标在实际所位于的监控区域中的权限并作出响应。
根据本发明的优选实施方式，确定所述被测目标在其实际所位于的监控区域中的权限并作出响应，具体包括：根据所述被测目标的所述权限对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导所述被测目标下一步行为。
根据本发明的优选实施方式，还包括：如果在所述监控区域中存在粗略定位采集未获得所述被测目标的身份ID、而其所在采集点的精确定位采集获取的所述被测目标的距离信息有异常变动，则判定所述监控区域存在无卡被测目标的异常行为；如果在所述监控区域中存在粗略定位采集获得的所有所述被测目标的身份ID全部对应计算了所述位置信息、而还存在精确定位采集的距离信息未被用于确定位置信息，则判定所述监控区域存在无卡被测目标的异常行为；和/或，如果所述监控区域存在无卡被测目标的异常行为，通过异常行为对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导无卡被测目标下一步行为。
为解决上述技术问题，本发明的第二方面提出一种监测系统，包括：设置模块，用于依据电子地图，在指定位置设置一个或多个采集点并相应地标定一个或多个监控区域；其中，每个所述采集点至少包括粗略定位采集和精确定位采集；定位模块，用于当被测目标进入所述监控区域时，通过所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息。
为解决上述技术问题，本发明第三方面提出一种电子装置，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机可执行程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，所述处理器执行如第一方面任一项所述的方法。
为解决上述技术问题，本发明第四方面提出一种计算机程序产品，存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序被执行时，实现如第一方面任一项所述的方法。
为解决上述技术问题，本发明第五方面提出一种计算机可执行程序，所述计算机可执行程序被执行时，实现如第一方面任一项所述的方法。
(三)有益效果
与现有技术相比，通过依据电子地图，在指定位置设置多个采集点并相应地标定多个监控区域，当被测目标进入所述监控区域时，通过多个采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，能够精确计算所述被测目标的位置信息，能够提高所述被测目标的定位精度。
进一步地，通过粗略定位使用的定位装置和精确定位使用的定位装置本身的定位和身份识别功能的结合，进行粗略定位采集和精确定位采集，能够确保有效采集范围覆盖或包围对应的监控区域，能够在采集精确定位信息的同时，识别被测目标的身份ID。
进一步地，结合粗略定位和精确定位的布置方式、通过粗略定位采集的第一位置信息和身份ID以及精确定位采集的距离信息，通过简单坐标计算得到被测目标的实际精确位置，能够综合精确定位所述被测目标(即用户)位置，并能够精确识别所述被测目标的身份，还能够有效降低精确定位的成本，无需复杂繁琐的多身份对象的机器视觉和声纹分析等计算，进一步降低计算和设备成本，并且数据采集和处理简单易行，有效提升了多身份监测的效率。
进一步地，通过预设误差范围，并根据预设的误差范围，判断所述差值LEn对应的最短距离LTn是否为有效测距距离，能够精准迅速确定有效测距距离，能够为计算被测目标的实际位置提供更精确的数据基础，计算判断效率更高。
进一步地，根据所采集的被测目标的身份ID，对所述被测目标(例如用户或有效身份用户)是否进入监控区域、以及是否是无卡用户(无效身份用户)或有卡用户(即有效身份用户)进入非允许区域等异常行为等进行有效判断，并根据所述被测目标的所述权限对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导所述被测目标下一步行为，提升监控精度，并配合实时报警，提升监控效率、安全判断效率、以及安全系数。
由此，将粗略定位装置与精确定位装置进行特定布置、采集的有机结合，并利用两种装置采集的数据进行简单的算法分析处理，从而获取到对应监控区域内实体的位置、速度、方向、轨迹等行为特征，即可低成本地实现进行多个有效身份实体在指定区域或者无效身份实体同时进入区域的高精度定位监测。
附图说明
图1是根据本发明的监测方法的实施例1的一示例的主要流程图；
图2是根据本发明的技术方案的实施例1的粗略定位装置和精确定位装置的设置示例的示意图；
图3是根据本发明的监测系统的实施例2的一示例的结构示意图；
图4是应用本发明的技术方案的一实施例中关于定位监控区域的示意图；
图5是应用本发明的技术方案的一实施例中关于粗略位置和实际位置关系的示意图；
图6是应用本发明的技术方案的一实施例中关于定位计算的一示例示意图；
图7是应用本发明的技术方案的一实施例中关于两点定位计算的一示例示意图；
图8是根据本发明的电子装置的一实施例的主要结构框图；
图9是根据本发明的电子装置的更具体的一实施例的主要结构示意图；
图10是根据本发明的计算机程序产品的一个实施例的主要结构示意图；
图11、12是已知粗略定位出现偏差的原理的一个示例图；
图13是根据本发明的技术方案的一实际场景应用的实施例中关于安装采集点的精确定位采集装置和粗略定位采集装置，定位目标的一示例的示意图；
图14是根据本发明的技术方案的一实际场景应用的实施例中关于不存在有效测距距离的一示例情况。
具体实施方式
在对于具体实施例的介绍过程中，对结构、性能、效果或者其他特征的细节描述是为了使本领域的技术人员对实施例能够充分理解。但是，并不排除本领域技术人员可以在特定情况下，以不含有上述结构、性能、效果或者其他特征的技术方案来实施本发明。
附图中的流程图仅是一种示例性的流程演示，不代表本发明的方案中必须包括流程图中的所有的内容、操作和步骤，也不代表必须按照图中所显示的顺序执行。例如，流程图中有的操作/步骤可以分解，有的操作/步骤可以合并或部分合并，等等，在不脱离本发明的发明主旨的情况下，流程图中显示的执行顺序可以根据实际情况改变。
附图中的框图一般表示的是功能实体，可以与物理实体对应，但并不一定必然与物理上独立的实体相对应。即，除了物理实体形式实现外，还可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理单元装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
各附图中相同的附图标记表示相同或类似的元件、组件或部分，因而下文中可能省略了对相同或类似的元件、组件或部分的重复描述。还应理解，虽然本文中可能使用第一、第二、第三等表示编号的定语来描述各种器件、元件、组件或部分，但是这些器件、元件、组件或部分不应受这些定语的限制。也就是说，这些定语仅是用来将一者与另一者区分。例如，第一器件亦可称为第二器件，但不偏离本发明实质的技术方案。此外，术语“和/或”、“及/或”是指包括所列出项目中的任一个或多个的所有组合。
鉴于上述技术问题，本发明提供了一种改进了的监测方法，所述监测方法的主要实现流程包括：步骤S110：依据电子地图，在指定位置设置多个采集点并相应地标定多个监控区域；其中，每个所述采集点至少包括粗略定位采集和精确定位采集。步骤S120：当被测目标进入所述监控区域时，通过多个采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息。
进一步，依据电子地图通过在指定位置设置精确定位装置测量矩阵(如超声波、红外波、双目可见光、毫米波、激光雷达)和粗略定位装置测量矩阵(RFID读卡器测距、WIFI测距、蓝牙测距等)，相应在地图上标定不同性质的标线确定监控区域，如自由区、警戒区等，支持多个不同的用户持不同ID的身份定位卡同时在监控区域内移动。对定位的用户/实体通过粗略定位测量矩阵综合精确定位测量矩阵精确测量用户位置及身份，以及定位技术的后台处理(比如中控系统)比较身份定位卡ID的属性判定该用户的行为特征(比如：出现在该区域)是否符合规则。进而，再根据测量结果，由定位技术的中控系统做出下一步控制，对有测量结果但无卡或者该卡进入非允许区域的进行报警。
由此，通过粗略定位采集与精确定位采集相结合，并对所采集的相关数据进行简单的算法分析，从而获取到对应被测目标的位置、速度、方向、轨迹等行为特征，即可低成本地实现进行有效身份用户在指定区域或者无效身份用户进入监控区域的高精度定位监控方案。
下面将结合各个实施例对本发明的实现做具体说明。
【实施例1】
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照图1，对本发明的监测方法实现作进一步的详细说明。
这里将结合图1所示本发明的方法的该实施例1中的一示例的主要步骤流程图进行说明。该方法主要包括：
步骤S110：依据电子地图，在指定位置设置一个或多个采集点并相应地标定一个或多个监控区域；其中，每个所述采集点至少包括粗略定位采集和精确定位采集。
步骤S120：当被测目标进入所述监控区域时，通过所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息。
首先，在步骤S110中，依据电子地图，在指定位置设置多个采集点并相应地标定多个监控区域，其中，每个所述采集点至少包括粗略定位采集和精确定位采集。
具体地，根据需要监控的物理空间建立所述电子地图，并提供所述电子地图的空间坐标参数。例如根据监狱、施工工地、旅游地等多种复杂的物理空间，建立相应的电子地图。
更具体地，所述物理空间包括物理空间的尺寸。例如二维空间的尺寸(x，y坐标参数)，三维空间的尺寸(x，y，z坐标参数)等。
在一实施方式中，所述电子地图的空间坐标参数包括水平空间的xy坐标参数(对应二维空间的尺寸)。
在另一实施方式中，所述电子地图的空间坐标参数包括三维空间的x，y，z坐标参数(对应三位维空间的尺寸)。
需要说明的是，上述仅作为示例，进行说明，不能理解成对本发明的限制。
在一具体实施方式中，根据所建立的电子地图，布设多个监控区域，并且所述多个监控区域在所述电子地图上依据所述空间坐标参数进行相应地标定，形成相应的几何形状区域。所述监控区域例如为自由区、警戒区、特定监控区域(例如需验证权限的监控区域等)，等等。如图4所示。
具体地，所述几何形状区域例如包括：圆形、三角形、矩形、六边形和/或其他多边形的电子栅栏等。
例如，根据所述监控区域的形状或物理空间大小，设置多个采集点。具体地，在指定位置设置多个采集点，例如为两个、三个或更多个采集点。
可选地，根据所述空间坐标参数设置每个所述采集点，而每个所述采集点中，设置所述粗略定位采集和精确定位采集分布于所述电子地图的空间中同一水平面的坐标的垂直线上，并且，所述粗略定位采集处于精确定位采集的高处。
具体地，每个所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集通过对应的两种定位装置设置在同一水平坐标xy的垂直线上不重叠，具体参见图2。
需要说明的是，对会出现更多的被测目标的特定监控区域(例如有加密监测需求的监控区域，例如旅游区、监狱等监控区域)，采用更密集地设置更多采集点，比如在同一水平坐标垂直线上设置更多的两种定位装置、在不同水平坐标更多设置两种定位装置等等。上述仅作为示例进行说明，不能理解成对本发明的限制。
作为一具体实施方式，通过粗略定位装置和精确定位装置，进行粗略定位采集和精确定位采集。
具体地，所述粗略定位装置是基于发射电磁波进行位置推测的装置。可选地，所述粗略定位采集通过以下一种或多种粗略定位装置获取所述定位信息：RFID读卡器测距装置、WIFI测距装置、UWB测距装置、和/或蓝牙测距装置等。
在该实施方式中，所述粗略定位装置用于采集RSSI场强值，并在采集RSSI场强值的过程中，识别并标记用于表征用户身份的ID值。
需要说明的是，所述粗略定位装置的采集可以通过定位读卡设备发射不同频率的电磁波，而被测目标携带有源或者无源的信号标签，通过信号标签主动(有源)或者被动(无源)的发射电磁波供定位读卡设备读取，而读取到的场强RSSI值会与传播距离成反比，以此推测定位读卡设备与被测目标的距离或位置信息(即粗略位置的位置信息)。
具体地，所述精确定位装置是一类专业的测距定位装置，可选地，所述精确定位采集通过以下一种或多种精确定位装置获取所述定位信息：超声波装置、红外波装置、双目可见光装置、毫米波装置和激光雷达装置。所述精确定位装置用于采集从各采集点到被测目标(在一些情况下，可能是最近遮挡物)的测距距离ln。
需要说明的是，对于所述精确定位装置(即测距装置)，其测距原理是采用了计算发出光波或者声波到接收光波或者声波的时间t，再通过光波或者声波在介质中传播的速度c，最终测距距离ln＝ct/2。该测距距离ln有别于所述粗略定位装置采集的RSSI场强值，相当于从所述精确定位装置到被测目标的直接距离。所述精确定位装置的测距精度往往能达到1cm，甚至1mm。由此所述精确定位装置在定位精度方面能够满足高精度区域监控的要求。
对于定位采集，如果两种定位装置非全向360度的类型，则将两种定位装置采集安装朝向一致。而如果两种定位装置均为全向360度的类型，则对采集朝向没有特别限定，只要能够确保有效采集范围覆盖或包围对应的所述监控区域即可。
作为一可选实施方式，在设置精确定位装置和粗略定位装置的采集朝向，且两种定位装置非全向360度的类型时，即在该情况下设置采集朝向时以精确定位采集的朝向为准，并确保有效采集范围覆盖或包围对应的所述监控区域。
因此，通过粗略定位装置和精确定位装置，进行粗略定位采集和精确定位采集，能够确保有效采集范围覆盖或包围对应的监控区域，能够在采集精确定位信息的同时，识别被测目标的身份ID。
需要说明的是，上述仅作为示例进行说明，不能理解成对本发明的限制。
在步骤S120中，将说明所述监测方法的监测过程及所述被测目标的位置信息的计算过程。当被测目标进入所述监控区域时，通过多个采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息。
在一实施方式中，当被测目标进入所述监控区域时，多个采集点通过各自的粗略定位采集(即粗略定位装置)获取进入所述监控区域的所述被测目标的第一位置信息(对应粗略位置)和身份ID。并且，多个采集点通过各自的精确定位采集(即精确定位装置)获取进入所述监控区域的所述被测目标的距离信息(对应精确测距)，其中，所述距离信息表示所述被测目标与所述采集点之间的测距距离ln，n为大于等于1的自然数。
具体地，每个采集点通过粗略定位采集得到进入所述监控区域的所有所述被测目标的坐标。通过多点定位算法计算所有所述被测目标相互间的相对方向方位和模糊的相对距离，推测每个所述被测目标的粗略坐标以作为所述第一位置信息。
例如，在对监狱监控区域的应用场景下，采集点的数量为三个，被测目标携带身份定位卡，该身份定位卡包括有源卡和无源卡。当携带有无源卡的一个被测目标(例如为狱警)进入监控区域a时，所述三个采集点通过各自的粗略定位采集(即粗略定位装置)获取进入所述监控区域的所述被测目标与各采集点(例如C1，C2，C3)的相对方向方位和模糊的相对距离，以推测所述被测目标(比如T1、T2、T3实际位置)的第一位置信息(对应粗略位置)T1’，T2’，T3’，并在获取该第一位置信息的相关监测参数的过程中，识别所述被测目标的身份ID。如图5所示。
需要说明的是，在本发明中，所述身份定位卡分为有源卡或者无源卡，有源卡往往信号穿透力较好，但由于无源卡容易受到水份、人体、金属等遮挡引起接收信号不足。为了能够实现两种身份定位卡的适用性，本发明在应对无源卡时例如通过让同一被测目标同时携带多张无源卡，该多张无源卡布置于被测目标的不同方向不同位置，由此，即使存在无源卡被信号遮挡情况，也能够依靠其他的非遮挡卡片(即未被遮挡的无源卡)进行信号定位。因此，能够有效解决因无源卡被信号遮挡导致的信号定位误差等问题，并能够支持多个不同的用户持不同身份ID的身份定位卡同时在监控区域内移动。
各个所述采集点通过精确定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的距离信息，具体例如，分别获取多个，如三个采集点的与获得所述粗略坐标时位于同一采集点的精确定位采集的所有测距距离，其中，以所述被测目标的所述粗略坐标(即分别以第一位置信息T1’，T2’，T3’的粗略坐标)为中心形成预设宽度的区域，通过与获得所述粗略坐标时位于同一采集点的精确定位采集，进行测距距离采集，以得到所述被测目标的所有测距距离ln，(例如l1，l2，l3，l4，…，ln)，在该示例中，例如为l1，l2，l3。
需要说明的是，在本发明中，所述多个采集点是指三个或三个以上的采集点。在本示例中，为三个采集点，但是不限于此。上述仅作为示例进行说明，不能理解成对本发明的限制，在其他示例中，还可以为四个、五个或更多个采集点。进一步，这里的采集点主要可以指能够有效测距的采集点，即该采集点能有效测距。比如后续处理时进行区分，分成存在三个或三个以上采集点、存在单个或两个采集点，都表示存在这类采集点能够有效测距时。
进一步地，基于所述第一位置信息、身份ID和所述距离信息，确定所述被测目标的实际位置信息。其中，所述距离信息包括表示所述被测目标与所述采集点之间的测距距离ln。如图6所示。
具体地，根据所识别的被测目标的身份ID，来区分所述被测目标。
在一实施方式中，在同一监控区域的被测目标为一个的情况下，根据所述被测目标的第一位置信息得到所述被测目标的粗略坐标，将所述被测目标设定为预定宽度的圆形(即使用具有预定直径(对应预定宽度)的圆形表示所述被测目标)。
在该实施方式中，根据所述被测目标的粗略坐标、所述预设宽度、测距距离ln、以及相应的精确定位采集所位于的各个采集点的坐标，计算各个采集点的每一个与相应的所述被测目标的最短距离LTn和相应的测距距离ln之间的差值的绝对值LEn。
在另一实施方式中，在同一监控区域的被测目标为多个的情况下，实时对每一被测目标进行所述粗略坐标、所述预设宽度、测距距离ln、以及相应的精确定位采集所位于的各个采集点的坐标等相关信息数据进行获取、计算。例如，通过粗略定位装置识别同一监控区域或者不同监控区域，和/或不同预定时间间隔的同一监控区域或者不同监控区域具有同一身份ID的被测目标，并通过精确定位装置得到所述被测目标的测距距离ln、以及所述被测目标相对各采集点的坐标。
具体地，根据具有同一个身份ID的所述被测目标的粗略坐标、所述预设宽度、测距距离ln、以及相应的精确定位采集所位于的各个采集点的坐标(例如坐标信息(x，y)，(x，y，z)等)，计算各个采集点的每一个与相应的所述被测目标的最短距离LTn和测距距离ln之间的差值的绝对值LEn。
更具体地，利用所述粗略坐标和所述各个采集点的坐标计算所述粗略距离Ln，并利用所述粗略距离Ln与所述预设宽度计算最短距离LTn。
由于所述精确定位装置采集从采集点到被测目标的测距距离ln，会存在一些可能采集的是从采集点到该被测目标的最近遮挡物的测距距离ln，在上述这种误差情况下，需要判断剔除出这种误差情况的无效测距距离，即判断有效测距距离。
具体地，根据预设的误差范围，判断所述差值LEn对应的测距距离ln是否为有效测距距离。
如果所述差值LEn对应的测距距离ln为有效测距距离，即判断为是，则根据所述有效测距距离对应的精确定位采集所位于的采集点的坐标(例如坐标信息(x，y)，(x，y，z)等)和所述有效测距距离计算所述被测目标的实际精确位置。
由此，通过粗略定位采集的第一位置信息和身份ID以及精确定位采集的距离信息，进行计算得到被测目标的实际精确位置，能够综合精确定位所述被测目标(如用户、实体等)位置，并能够精确识别所述被测目标的身份，还能够有效降低精确定位的成本。进一步地，根据预设的误差范围，判断所述差值LEn对应的测距距离ln是否为有效测距距离，能够精准确定有效测距距离，能够为计算被测目标的实际位置提供更精确的数据基础。
另外，所述监测方法还包括预设误差范围的步骤(未示出)。根据历史监测实验数据，拟合各影响因素与差值绝对值LEn(后简称差值LEn)之间的线性偏差关系，确定所述差值LEn的最大值差值LEmax和最小值LEmin，以预设所述误差范围。
具体地，所述影响因素包括以下至少两种影响因素：物理环境噪声、空气湿度、空气温度、环境光照强度、被测目标的表面颜色吸收光强、反射率等。
作为一具体实施方式，获取预定时间段内的历史监测实验数据，拟合各影响因素与差值LEn之间的线性偏差关系，确定所述差值LEn的最大值差值LEmax和最小值LEmin。
具体地，当所述差值LEn大于最小值LEmin且小于最大值差值LEmax时，确定所述差值LEn对应的测距距离ln是有效测距距离。
在一实施方式中，当存在三个或三个以上的采集点时，根据所确定的差值LEn的最大值差值LEmax和最小值LEmin，确定有效测距距离的预设范围，在该范围内，例如大于LEmin且小于LEmax则有效，然后，通过多点定位算法根据所述有效测距距离即对应的ln和对应的采集点的坐标xy等进行计算，以得到被测目标的实际精确位置。由于与图1所示的示例中的计算过程大致相同，因此省略了该部分的说明。
其中，多点定位算法可以采用诸如基于rssi的加权定位算法、最小二乘法结合加权平均法、等等，具体算法计算方式不再赘述，参见已有计算方式。
对于无效测距距离的判断，均执行如下步骤：如果判断所述差值LEn对应的测距距离ln为无效测距距离，则剔除所述无效测距距离对应的精确定位采集所位于的采集点的坐标，比如水平面的坐标xy。
而如果判断所述差值LEn对应的测距距离ln全部为无效测距距离，则将所述被测目标的粗略坐标作为所述实际精确位置，或者，则根据所述被测目标周围的已经被确定实际精确位置的所有其他被测目标与接收信号强度指示RSSI对所述被测目标的所述粗略坐标进行定位校准以确定所述实际精确位置。
在另一实施方式中，当所述被测目标仅有两个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合所述被测目标的所述粗略坐标或基于所述被测目标的移动(如移动产生的方向和速度、直线运动轨迹)的预测定位坐标P”，计算所述被测目标的实际精确位置，如图7所示。而当所述被测目标仅有一个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合基于所述被测目标的移动的预测定位坐标P”，计算所述被测目标的实际精确位置。
具体地，当仅存在一个采集点时，根据所述被测目标在本次监测实际精确位置之前的一预设时间段内的实际精确位置的定位坐标来预测本次位置P”的预测定位坐标，然后通过延长线进行实际精确位置的确定。比如：预设一时间段中，监测获得最前一次的粗略坐标或实际精确位置P的坐标(tx1,ty1)，经过t’时间后的监测获得上一次粗略坐标或实际精确位置P’的坐标(tx1’,ty1’)，确定向量
Figure BDA0003291745280000191
由此确定了所述被测目标移动的速度和方向，如果所述上一次定位采集到本次定位采集时间间隔t，则经过时间t后预测的本次的精确位置P”的坐标：
Figure BDA0003291745280000192
然后，将所述采集点的坐标作为圆心形成预定半径的圆形区域，其中，所述预定半径等于该采集点的测距距离ln与被测目标(例如，将被测目标设定为特定直径W的圆形区域)的直径W/2之和。进一步，以所述被测目标移动方向作一条延长线；如果所述延长线与所述圆形相交，则所述延长线与所述圆形的圆边存在两个交点，从连个交点中取与预测本次位置P”的距离更近的一点作为实际精确位置；如果所述延长线与所述圆形相切，则所述延长线与所述圆形的圆边存在一个交点，所述交点作为实际精确位置；如果所述延长线与所述圆形不相交，则由预测本次位置P”到所述圆形的圆心作一条线段，将所述线段与所述圆形的圆边的交点，作为实际精确位置。
在另一实施方式中，当仅存在两个采集点时：从根据有效测距距离预测的两个实际精确位置中直接选择离所述被测目标的粗略坐标更近作为实际精确位置结果。
在又一实施方式中，当存在来两个采集点时，根据所述被测目标在本次监测实际精确位置之前的一预设时间段内的实际精确位置的定位坐标来预测本次位置P”的预测定位坐标；将两个所述采集点根据有效测距距离确定的精确位置中，距离所述预测定位坐标近的位置，作为实际精确位置。此方式主要是如果被测目标的粗略坐标正好处于定位预测可能的两点之间的中线上则会造成粗略坐标到两点的距离相等，由此可通过之前一段时间内的定位坐标结果来预测被测目标的移动速度和方向，由于采集装置的采集频率可以达到50ms到200ms一次，那么被测目标的瞬时移动轨迹可以假设是一条直线。同仅存在一个采集点的情况一样，假设前一次精确定位到P点，经过时间t’后上一次精确定位到P’点，再经过时间t后可预测定位到P”点，轨迹上分析被测目标从P到P’再到P’‘在一条直线上。那么具体推测过程为，被测目标的前一次定位坐标为P(tx1,ty1)，经过时间t’后，上一次定位坐标为P’(tx1’,ty1’),则向量
Figure BDA0003291745280000201
如果上一次定位采集到本次定位采集时间间隔t，那么本次预测定位坐标
Figure BDA0003291745280000202
Figure BDA0003291745280000203
最终定位预测可能的两点中取距离被测目标的预测坐标位置P”更近的一点作为本次定位坐标。
在又一实施方式中，测距距离ln全部为无效测距距离，根据所述被测目标周围的已经被确定实际精确位置的所有其他被测目标与接收信号强度指示RSSI对所述被测目标的所述粗略坐标进行定位校准以确定所述实际精确位置，具体地，提取对所述被测目标进行了粗略定位采集的所有采集点；分别计算所述所有采集点与所述所有采集点精确定位采集过的所述被测目标周围的所有其他被测目标的实际精确位置两两之间的距离，并通过最短距离排序计算出所有其他被测目标分别离得最近的采集点；根据所述电子地图获得相应的所有其他被测目标与离得的最近的采集点的测距距离；通过所述最近的采集点的粗略定位采集和精确定位采集获得与相应的所有其他被测目标之间的RSSI场强值和实测距离D；基于所述RSSI场强值和实测距离D，以及动态获取的a、b参数，通过表达式RSSI＝a×log10D+b的代数变换和所述最近的采集点的粗略定位采集和精确定位采集之间的垂直高度h，推导各个所述最近的采集点到所述被测目标之间的水平面的距离D’，例如：
Figure BDA0003291745280000204
根据各个所述距离D’，利用多点定位算法计算所述被测目标的实际精确位置。
基于步骤S110、S120确定了每个被测目标的实际精确位置，还包括一个步骤S130，判断所述被测目标实际所位于的监控区域并确定所述被测目标在所位于的监控区域中的权限。
在步骤S130中，根据所述被测目标以计算的所述位置信息为中心形成预设宽度的区域和多个所述监控区域的区域边界是否发生碰撞，确定所述被测目标实际所位于的监控区域和权限。
具体地，当所述监控区域的所有被测目标由前述方式确定了实际精确位置后，基于所有所述被测目标各自的实际精确位置的水平面的坐标为圆心、预设直径W形成的圆形，与各个所述监控区域的几何形状区域的电子栅栏是否发生发生碰撞，判断所有被测目标各自所在的监控区域。
进一步地，根据粗略定位采集获取的所述被测目标的身份ID，确定所述被测目标在其实际所位于的监控区域中的权限并作出响应，其中，每一个身份ID设定有相应的权限，并实时更新各身份ID的权限信息。
具体地，根据所述被测目标的所述权限对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导所述被测目标下一步行为。例如，当被测目标进入到非允许区域，通过警报声音告知所述被测目标，以引导所述被测目标走出非允许区域。
在又一实施方式中，所述方法包括通过定位中控系统判定被测目标的行为是否异常的步骤(未示出)。在步骤S130的权限控制中，能够通过服务器端的定位中控系统判定被测目标的行为是否异常，并对监测到的异常行为提供相应规则的权限，实现准确定位和控制。
具体地，服务器端可以是云服务器、服务器集群或其他类型的中控服务器系统。其与精确或粗略定位装置进行通信连接，实现无线或有线通信传输和交互、控制。
具体地，所述定位中控系统通过比较身份定位卡ID的属性判定该用户的行为特征(出现在该监控区域)是否符合规则。根据监测结果(即被测目标的实际精确位置)，中控系统作出下一步控制行为，例如对有监测结果但无卡用户(无效身份用户)或有卡用户(即有效身份用户)进入非允许区域等异常行为进行报警的处理策略，并对相应非异常行为进行记录和标识的处理策略等等。例如监控区域存在无卡被测目标的异常行为，通过该异常行为对应的规则进行例如指示反馈，以引导无卡被测目标下一步行为。
在一可选实施方式中，对于异常行为的确定，如果在所述监控区域中，粗略定位采集未获得所述被测目标的身份ID、而其所在采集点的精确定位采集获取的所述被测目标的距离信息有异常变动，则确定所述监控区域存在无卡被测目标的异常行为。
而如果在所述监控区域中，粗略定位采集获得的所有所述被测目标的身份ID全部对应计算了所述位置信息(即实际位置或实际精确位置)、而还存在精确定位采集的距离信息未被用于确定实际位置信息，则确定所述监控区域存在无卡被测目标的异常行为。
因此，根据所采集的被测目标的身份ID，对所述被测目标(例如用户或有效身份用户)是否进入监控区域、以及是否是无卡用户(无效身份用户)或有卡用户(即有效身份用户)进入非允许区域等异常行为等进行有效判断，并根据所述被测目标的所述权限对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导所述被测目标下一步行为。
与现有技术相比，通过依据电子地图，在指定位置设置多个采集点并相应地标定多个监控区域，当被测目标进入所述监控区域时，通过多个采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，能够精确计算所述被测目标的位置信息，能够提高所述被测目标的定位精度。
进一步地，通过粗略定位装置和精确定位装置，进行粗略定位采集和精确定位采集，能够确保有效采集范围覆盖或包围对应的监控区域，能够在采集精确定位信息的同时，识别被测目标的身份ID。
进一步地，通过粗略定位采集的第一位置信息和身份ID以及精确定位采集的距离信息，进行计算得到被测目标的实际精确位置，能够综合精确定位所述被测目标(即用户)位置，并能够精确识别所述被测目标的身份，还能够有效降低精确定位的成本。
进一步地，通过预设误差范围，并根据预设的误差范围，判断所述差值LEn对应的测距距离ln是否为有效测距距离，能够精准确定有效测距距离，能够为计算被测目标的实际位置提供更精确的数据基础。
进一步地，根据所采集的被测目标的身份ID，对所述被测目标(例如用户或有效身份用户)是否进入监控区域、以及是否是无卡用户(无效身份用户)或有卡用户(即有效身份用户)进入非允许区域等异常行为等进行有效判断，并根据所述被测目标的所述权限对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导所述被测目标下一步行为。甚至及时报警等。
为了低成本的实现精确定位监控，本发明采用的依据电子地图通过在指定位置设置精确定位装置测量矩阵(如超声波、红外波、双目可见光、毫米波、激光雷达)和粗略定位装置测量矩阵(如RFID读卡器测距、WIFI测距、蓝牙测距)，通过中控系统在综合判断后对多名不同身份的用户/实体同时进行精确定位并进行身份划分，进而根据轨迹进行是否进入某监控区域的行为判断，或是无卡用户异常进入监控区域的行为，以便采取不同的后续处置策略。
【实施例2】
参见图3所示本发明的监测系统的一个实施例的主要结构框图进行说明。在本实施例中，结合图3和图1所示，该监测系统500至少包括：
设置模块501，用于依据电子地图，在指定位置设置一个或多个采集点并相应地标定一个或多个监控区域；其中，每个所述采集点至少包括粗略定位采集和精确定位采集。所述设置模块501的功能和处理，具体参见步骤S110描述的处理过程，在此不再赘述。
定位模块502，用于当被测目标进入所述监控区域时，通过所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息。所述定位模块502的功能和处理，具体参见步骤S120描述的处理过程，在此不再赘述。
控制模块503，用于判断各个计算出位置信息的所述被测目标实际所位于的监控区域并确定所述被测目标在所位于的监控区域中的权限。具体地，根据所述被测目标以计算的所述位置信息为中心形成预设宽度的区域和多个所述监控区域的区域边界是否发生碰撞，确定所述被测目标实际所位于的监控区域和权限。进而，还在监测到被测目标在区域的异常行为时。所述控制模块503的功能和处理，具体参见步骤S130描述的处理过程，在此不再赘述。
需要说明的是，实施例2的系统对应实施例1，省略了相同部分的说明。
与现有技术相比，通过依据电子地图，在指定位置设置多个采集点并相应地标定多个监控区域，当被测目标进入所述监控区域时，通过多个采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，能够精确计算所述被测目标的位置信息，能够提高所述被测目标的定位精度。
进一步地，通过粗略定位装置和精确定位装置，进行粗略定位采集和精确定位采集，能够确保有效采集范围覆盖或包围对应的监控区域，能够在采集精确定位信息的同时，识别被测目标的身份ID。
进一步地，通过粗略定位采集的第一位置信息和身份ID以及精确定位采集的距离信息，进行计算得到被测目标的实际精确位置，能够综合精确定位所述被测目标(即用户)位置，并能够精确识别所述被测目标的身份，还能够有效降低精确定位的成本。
进一步地，通过预设误差范围，并根据预设的误差范围，判断所述差值LEn对应的最短距离LTn是否为有效测距距离，能够精准确定有效测距距离，能够为计算被测目标的实际位置提供更精确的数据基础。
进一步地，根据所采集的被测目标的身份ID，对所述被测目标(例如用户或有效身份用户)是否进入监控区域、以及是否是无卡用户(无效身份用户)或有卡用户(即有效身份用户)进入非允许区域等异常行为等进行有效判断，并根据所述被测目标的所述权限对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导所述被测目标下一步行为，甚至执行及时报警。
【实施例3】
下面描述通过将本发明的技术方案应用到一个整体的应用场景下，基于实施例1和2做进一步描述，从而进一步说明本发明的实现过程。
需要说明的是，本发明的监测方法应用广泛，特别适用于复杂的多身份定位监控场景。例如狱警、犯人、工地人员、管理人员及游客等定位监控场景。具体地，依据电子地图通过在指定位置设置粗略定位装置测量矩阵(RFID读卡器测距、WIFI测距、蓝牙测距)和精确定位装置测量矩阵(如超声波、红外波、双目可见光、毫米波、激光雷达)，相应在地图上标定不同性质的标线确定监控区域，如自由区、警戒区等，不同的用户/实体持不同ID的无源RF卡在监控区域内行走。通过粗略测量矩阵综合精确监控的精确测量确定实体/用户的位置及身份，以及粗略测量(如RF)的中控系统进行判断(比如中控系统比较RF卡ID的属性)，以判定该用户/实体的行为特征(比如出现在该区域)是否符合规则。根据最后的测量结果，整个中控系统可以做出下一步控制，或者有测量结果但无卡或者该卡进入非允许区域的进行报警。
在本发明实际应用场景中所使用的定位技术，粗略定位装置是一类基于发射电磁波进行位置推测的装置，包括RFID读卡器测距、WIFI测距、蓝牙测距等，该类装置最终采集到的RSSI场强值和标记身份的ID值。其原理是通过定位读卡设备发射不同频率的电磁波，而被测目标携带有源或者无源的信号标签，通过信号标签主动(有源)或者被动(无源)的发射电磁波供定位读卡设备读取，而读取到的场强RSSI值会与传播距离成反比，以此推测定位读卡设备与被测目标的距离。这些信号会传递到这类定位装置可以在自身部分进行测量数据的处理，更多的可以传送到与这类定位装置通信或关联的中控系统一端进行测量数据的处理。理想情况下，单个粗略定位装置感应到被测目标往往会推测在信号范围内的一个圆(全向天线)或者弧(定向天线)的边线上，而现实中并不存在这种情况，因为RSSI强度在环境中往往受到干扰而产生RSSI值的漂移或者强烈而频繁的抖动，导致推测定位可能在偏离该圆或弧的位置，即粗略定位装置往往产生几十厘米，甚至在大空间里产生几米的偏差，如图11所示定位发生偏差。为了在电子地图定位中能够使用粗略定位装置把被测目标定位在某个点上，往往会使用多个定位读卡器，比如三点定位等，如图12所示三点定位。理想情况下被测目标将被定位在三个信号场的圆的交点上，而这种情况也在现实中很难实现，往往是由于RSSI强度在环境中往往受到干扰而产生RSSI值的漂移或者强烈而频繁的抖动，导致三个圆产生多个交点，被测目标就可能在三个圆相交的很大范围内，甚至三个圆没相交。粗略定位在现实中产生的几十厘米、甚至几米的偏差不利于精确的区域监控，如果靠增加更多的粗略定位装置比如定位读卡器等来推测被测目标位置，成本过多增加还不能达到精确的目的。基于发射电磁波进行位置推测的粗略定位装置只是根据RSSI场强值在介质中传播的衰减来推测的定位方案，其原理注定存在定位精度低的缺点。在定位精度不足的情况下依然无法满足高精度区域监控的要求。在实际的区域监控场景使用过程中，粗略定位装置的测量结果往往导致在被测目标没有实际移动的情况下监控到被测目标在自由区与警戒区之间有精确分隔线时也会不断进出来回跳动，极其影响监控结果。
同样，在本发明实际应用场景中所使用的定位技术，精确定位装置是一类专业的测距定位装置，包括超声波、红外波、双目可见光、毫米波、激光雷达等，其中大部分测距装置的测距原理是采用了计算发出光波或者声波到接收光波或者声波的时间t，再通过光波或者声波在介质中传播的速度c，最终测距长度l＝ct/2。有别于所述粗略定位装置采集的RSSI场强值，相当于从该类装置采集到的数据是被测目标的直接距离。区别于粗略定位装置精度仅能够在几十厘米甚至几米的范围漂移或者强烈频繁抖动，精确定位装置测距方案成熟稳定，精度往往能达到1cm甚至1mm。那么所述精确定位装置在定位精度方面能够满足高精度区域监控的要求，但其采集到的数据也决定了其不能够在区域监控中识别被测目标身份ID标识的缺点。
由此，综合粗略定位装置能够标记身份ID及仅能粗略推测定位和精确定位装置能够精确定位被测目标的特点，通过特定的设置、数据采集测量、数据处理，从而结合二者使之能够达到带身份识别的精确区域监控。其在实际环境中实现精确监控指定身份ID目标物合法进入指定区域、非法进入指定区域、无身份ID目标物进入指定区域的目标，能够高效简易地实现单个目标、多个目标的定位和识别。
以下将以工地应用场景为示例对本发明的实现过程进行说明。
A、建立电子地图并布置采集点：
第一：根据物理空间环境尺寸建立电子地图，形成电子地图上各空间的xy坐标参数。
第二：为电子地图内的各个(警戒区、自由区等)区域设置坐标参数，形成矩形、圆形、多边形电子栅栏。
例如，对工地所在物理空间环境，按照其实际尺寸或按照尺寸对应比例尺寸，构建电子地图，并形成电子地图上各个空间的xy坐标参数；进一步，将该工地的电子地图内的施工区域、生活区域、办公区域、材料堆放区域，加工区域等设置坐标参数，形成各种区域的形状，比如：为工地监控电子地图内的施工区域、办公区域、材料堆放区域等各特定区域设置坐标参数，以形成矩形、圆形和/或多边形电子栅栏。
第三：在物理空间里安装布置粗略定位采集装置和精确定位采集装置。具体安装规则如下：
(1)每个定位采集点都由至少一件粗略定位采集装置和至少一件精确定位采集装置组合安装；(2)每个定位采集点的粗略定位采集装置和精确定位采集装置应当大致的部署在与水平面垂直的同一垂线上，使粗略定位采集装置和精确定位采集装置的xy坐标一致，如图2所示，且让粗略定位采集装置部署在z轴方向上高于所有被测目标实体的高度，以使得粗略定位采集装置的信号不会让被测目标之间遮挡而引起误差干扰，如图13所示的安装方式；(3)如果每个定位采集点的粗略定位采集装置和精确定位采集装置不是全向360度定位采集，那么两种装置的采集方向应当设置为一致；(4)对于所有需要被精确定位监控的区域安装多个定位采集点，所有定位采集点的采集方向朝向于精确定位监控区域，且根据定位采集点的有效采集范围应当包围或覆盖整个监控区域，如图4所示体现的覆盖范围示例；(5)由于这里使用的精确定位装置都属于测距装置，当多个被测目标都处于同一监控区域时可能会发生互相的遮挡，在追求多个被测目标能够同时精确定位时，则应当更密集的安装定位采集点，使得被测目标即使被别的被测目标遮挡测距时也有足够的定位采集点能够对其进行测距采集。
具体地，在该工地物理空间形成的监控电子地图中，在指定的位置设置多个采集点并相应地标定多个监控区域后，为每个采集点进行粗略定位采集和精确定位采集的安装，安装方式根据前述(1)至(5)的规则。比如：对于所有需要被精确定位监控的施工区域、办公区域、材料堆放区域等特定区域，在所述特定区域的指定位置设置多个采集点，例如至少三个采集点等；在每一个采集点均设置粗略定位装置和精确定位装置：每个定位采集点(在本发明中，有时也简称为采集点)都由至少一件粗略定位装置和至少一件精确定位装置组合安装；每个定位采集点的粗略定位装置和精确定位装置应当大致设置在与水平面垂直的同一垂线上，使粗略定位装置和精确定位装置的xy坐标一致；优选地，所有定位采集点的采集方向以精确定位采集的朝向为准，例如朝向于精确定位的监控区域，且根据定位采集点的有效采集范围应当包围或覆盖整个监控区域，具体参见图4。并且，根据精确定位监控的需求程度，目标实体多遮挡多或需求高则密集安装、被测目标实体少或需求低则少量安装。
B、执行定位采集：
第四：被测目标携带身份定位卡进入监控区域，其中，所述身份定位卡分为有源卡或者无源卡，有源卡往往信号穿透力较好，但由于无源卡容易受到水份、人体、金属等遮挡引起接收信号不足。对于无源卡，可以让同一被测目标同时携带几张无源身份定位卡，并布置在不同方向不同位置，这样，能够在少量无源卡被信号遮挡导致的信号定位误差时仍然依靠别的未被遮挡的无源卡进行信号定位，并且，也实现了能够支持多个不同的用户持不同身份ID的身份定位卡同时在监控区域内移动。
第五：在工地电子地图的监控中，施工区域的每个定位采集点通过粗略定位装置对例如施工区域的所有被测目标(例如实施工人)进行信号采集。如图5所示，由于粗略定位装置存在信号偏移或者频繁抖动的情况，被测目标的推测位置往往偏离实际位置，但通过多点定位法，例如最小二乘法+加权平均法求解/基于rssi的加权定位算法等，仍可计算出所有被测目标相互间的相对方向方位及模糊或者说粗略的相对距离，从而通过多点定位法可以推测出每个被测目标的粗略位置的位置坐标信息xy。该多点定位算法的具体计算过程不再赘述。并且，在粗略定位装置采集的过程中识别每个被测目标身份ID。
C、根据采集信息进行定位和识别的计算：
在接下来的步骤中，通过将粗略定位采集到的被测目标的粗略位置的位置坐标信息xy、身份ID，以及每个定位采集点的精确定位装置采集到的测距距离，来精确推导每个被测目标的实际位置的位置坐标信息xy，例如、该坐标信息为被测目标与所述采集点的相对位置的位置坐标信息。
第六：由于被测目标都不是一个点，而在物理空间中是带有一定体积的实体，那么在所述工地监控电子地图上，可以模拟被测目标是一个正圆形。以人体为被测目标为例，假设被测目标的肩宽最宽50cm，可以视为被测目标在电子地图上是个50cm直径的圆形，即设置直径W＝50cm。
然后，通过多点定位法(例子同前述)，使用粗略定位装置采集到的被测目标的粗略位置，已知所述被测目标T1的圆心粗略坐标是(tx1,ty1)，从采集到T1的粗略定位装置处于同一定位采集点的精确定位装置全都进行测距距离采集，得到测距距离l1、l2、l3……ln。
接着，采集到T1的粗略定位装置处于同一定位采集点的精确定位采集装置C1、C2、C3，取每个定位采集点的坐标(cx1,cy1)、(cx2,cy2)、(cx3,cy3)，则可以计算每个定位采集点到T1圆心的粗略距离
Figure BDA0003291745280000291
Figure BDA0003291745280000292
如图6所示，各采集点到被测目标的粗略位置的圆形圆边的最短距离是LT1＝L1-W/2、LT2＝L2-W/2、LT3＝L3-W/2。通过计算各个定位采集点到被测目标的圆形圆边的最短距离与测距距离ln的差值的绝对值LE1＝|LT1-l1|、LE2＝|LT2-l2|、LE3＝|LT3-l3|。而这差值LE代表着采集点到被测目标的粗略位置(即其粗略坐标)下的圆形的圆边的最短距离LTn与同一采集点到该被测目标的测距距离ln的差值LEn，只要差值LEn在粗略位置的位置偏移(即粗略坐标偏移实际坐标的量)在容许的误差范围内，则可以认为精确定位装置实际命中了该被测目标的测距。
进一步，为了设置更精确的容许误差值即容许的误差范围，在实际环境内实测多个被测目标在不同应用场景下的相应数据，通过多次实验数据对比分析，确定出更稳定的RSSI场强情况下粗略位置相对于实际位置的位置偏移的差值LEn的最大值Emax和最小值Emin。
需要说明的是，因被测目标往往是人体或者机器人等不规则物体，那么精确定位装置对被测目标进行测距时往往会有一定的误差。比如，按人体肩宽50cm，但侧面胸宽大概只有20cm，那么人体在所述电子地图上直径为50cm的圆形模拟上看，对最小误差值Emin作偏移成Emin-(50cm-20cm)/2＝Emin-15cm。而在理想情况下50cm肩宽人体，误差最大值Emax为0cm，但应用场景需要可能得适应60cm肩宽人体的存在，对最大误差值Emax作偏移成Emax+(60cm-50cm)/2＝Emax+5cm。等等。
另外，还可以考虑因环境噪声、空气湿度、空气温度等影响因素可能对声波测距造成一定的测距误差。此外，例如环境光照强度、太阳光照、被测目标表面颜色吸收光强、反射率等影响因素也会对光波测距造成一定的测距误差。
优选地，在所述工地监控场景中布置温度、温度、光照等传感器，并对所述物理环境进行采集各声波或者光波测距的精度影响因素，以根据历史经验数据，拟合各影响因素与差值LEn之间的线性偏差关系，确定所述差值LEn的最大值差值LEmax和最小值LEmin，以预设所述误差范围。进而，还能够根据这些环境情况动态调整所述最大值LEmax和所述最小值LEmin。
为了更有效率地计算、简化计算，对于无效测距距离进行剔除。例如：
在监控区域中可能同时存在多个被测目标T1、T2、T3……，这些被测目标之间在进行精确定位采集时可能会互相之间遮挡，那么当T1被T2、T3等其它被测目标遮挡时会导致某个或某些采集点的测距距离实质上只是对其他被测目标或者物体测距，在该情况下相对T1来说可视为无效的测距距离，应当在精确定位计算时对这些无效测距数据进行剔除。
进一步地，通过计算各个定位采集点(例如定位采集点的中心)到被测目标的圆形圆边的最短距离与测距距离的差值是否在容许的误差范围(最小值LEmin～最大值LEmax)内，判断所计算的LEn是否满足LEmin<LEn<Emax，比如是否满足LEmin<LE1<Emax、LEmin<LE2<Emax，LEmin<LE3<Emax，……，从而把不能满足要求的采集数据剔除，仅保留对该被测目标来说对应有效的有效测距距离。具体可参见图6中的各个差值LE2，LE4和LE7满足在误差范围内的要求，可以判断各自对应的测距距离l2、l4、l7为有效测距距离。同时也证明了采集点C2、C4、C7上的粗略定位采集与精确定位采集都同时命中了T1。
进一步地，根据所判断的有效测距距离l2、l4、l7，以及对应的定位采集点C2、C4、C7，即这些测距距离来自这些采集点的精确定位装置，可以通过C2、C4、C7的坐标(cx2,cy2)、(cx4,cy4)、(cx7,cy7)与对应的最短距离LT2、LT4、LT7，利用多点定位法(具体算法同上)计算出被测目标T1的实际位置的位置坐标信息(x1,y1)。
需要说明的是，在本示例中，多点定位法可以包括三个或三个以上采集点，即至少满足三点定位。但是不限于此，所述监测方法也适用于仅一个或两个采集点。
对于三个或三个以上的采集点来说，确定当前被测目标的精确坐标位置计算更简单，降低了计算复杂度并减少了计算成本。仅仅需要通过每个对应有效测距距离的采集点的坐标与其测距距离，比如对T1采集的C2、C4、C7的坐标(cx2,cy2)、(cx4,cy4)、(cx7,cy7)与对应的有效测距距离l2、l4、l7，通过多点定位算法计算T1的精确坐标位置(x1,y1)。
这里将说明一下当采集点的数量为两个，或者，如果某一时刻某个被测目标对精确定位采集上仅满足两点定位，那么对该被测目标的定位预测则有可能存在如图7所示的两个预测点的处理。
比如：根据有效测距距离ln预测的两个实际精确位置即预测点1、预测点2中直接选择离所述被测目标的粗略坐标更近的一点作为实际精确位置结果。
又比如，如果被测目标的粗略位置正好处于定位预测可能的两预测点1、2之间的中线上则会造成粗略位置到两预测点的距离相等。在此情况下，可通过当前监测之前的预定时间内的定位信息(定位坐标)的结果来预测被测目标的移动速度和方向。例如：采集装置的采集频率为50ms到200ms一次，那么被测目标的瞬时移动轨迹可以设定是一条直线。假设被测目标的前一次定位信息(位置坐标信息)为P点，经过时间t’后上一次定位信息为P’点，再经过时间t后可以预测到P”点，轨迹上分析被测目标从P到P’再到P’‘在一条直线上。推测过程为：被测目标的前一次定位坐标为P(tx1,ty1)，经过时间t’后，上一次定位坐标为P’(tx1’,ty1’)，则向量
Figure BDA0003291745280000311
如果上一次定位P’时采集到当前定位采集时间间隔t，那么当前定位采集的预测点的位置坐标
Figure BDA0003291745280000321
最终定位预测可能的两预测点1、2中，取距离被测目标的预测坐标位置P”更近的一点作为当前本次的定位采集的实际精确位置。
这里再说明一下单点定位的处理，也就是说，当采集点的数量为一个，或者，如果某一时刻被测目标对精确定位采集上仅满足单个即单点定位的情形。
比如：获取当前监测之前预设时间段内监测的所述被测目标的粗略位置，确定所述被测目标的移动速度和方向。将所述采集点的坐标作为圆心形成预定半径的圆形区域，其中，预定半径＝该采集点的测距距离ln+被测目标圆形区域的半径W/2。因此，对该被测目标的位置信息预测则可能在以采集点为圆心且半径为测距距离加W/2长度的圆形圆边上，即预定半径＝测距距离+W/2。该情况可以通过之前一段时间内的定位坐标结果来预测被测目标的移动速度和方向，如前述求得当前本次的预测定位坐标P”的方式，再以被测目标移动方向作一条延长线代表移动趋势。判断如下：
如果该移动方向作的延长线与该圆形相交，那么延长线与该圆形圆边存在两个交点，从两个交点中取距离被测目标的预测位置坐标P”更近的一点作为所述被测目标的当前采集的实际精确位置，即本次定位坐标。
如果该延长线与该圆形相切，那么延长线将与该圆形圆边存在一个交点，该交点即可作为本次被测目标的定位坐标。
如果该延长线与该圆不相交，那么由P”到该圆形圆心作一条线段，以线段与该圆形圆边的交点作为所述被测目标的当前采集的实际精确位置即本次定位坐标。
这里还说明一下不存在有效测距的处理情形：如果监控场景空间比较大，而定位采集点部署的密度不足，那么就可能存在某一时刻某个被测目标对精确定位采集上剔除了所有测距采集数据，那么说明该被测目标在定位的过程中被其它物体遮挡了四周所有的精确定位采集装置对其进行的测距，如图14所示对T1无法有效测距的情况。由于被测目标不存在任何的有效的精确测距，所以已经无法与能够被精确定位装置采集到的被测目标的定位精度更准确，而另一方面，粗略定位采集装置多处于高处部署，被测目标之间不会产生粗略定位信号的任何遮挡，并且，通过前述定位采集和处理，已经获取到了此被测目标的周围已经被精确定位的所有其他被测目标，这样，可以通过算法，结合周边精确定位的所有其他被测目标与RSSI场强值来对当前被测目标进行更精确的定位校准，使得当前此被测目标(如图所示T1)的定位比单纯仅靠其粗略定位采集装置的多点定位要更精确。优选地，算法定位的示例如下：
首先，已知无任何有效测距的被测目标T1被采集点C1、C2、C3的粗略定位采集，同时已知被采集点C1、C2、C3精确定位到被测目标T2、T3、T4。那么分别计算C1、C2、C3到T2、T3、T4的距离，通过最短距离排序可两两配对计算出T2、T3、T4分别离哪些C1、C2、C3最近，在电子地图上即可获取到C1到T2、C2到T3、C3到T4的测距遮挡到T1的测距。
另外，通过大量的实验与研究发现RSSI与距离D的关系为表达式RSSI＝a×log10D+b，a和b因不同环境和不同天线会是不同的值。常规方案里需要大量的前期实验来估算a和b，以形成固定的a和b值使上述LOG表达式的曲线能拟合RSSI值的跳动规律，因而常规RSSI定位方案存在前期实验成本高，且固定的a和b值并不能动态的适应复杂多变的干扰环境的缺点，本发明对此算法做了进一步优化，即通过粗略定位采集装置和精确定位采集装置直接可获取从C1到T2、C2到T3、C3到T4的RSSI场强值和实测距离D，并求解二元一次方程即可求出采集点C1、C2、C3中粗略定位采集在RSSI与距离D关系表达式里a和b参数的值，即可在复杂多变的干扰环境中实时动态的获取最佳的a和b参数的值。
然后，已知各采集点的粗略采集装置对被测目标测定的RSSI值以及距离D关系表达式里的参数值a、b，再由关系表达式RSSI＝a×log10D+b进行代数变换，可以推导出粗略采集实测距离
Figure BDA0003291745280000331
但由于粗略采集装置采用高位部署，该实测距离并不等于精确采集装置到被测目标T1的水平距离；假设粗略采集装置距离精确采集装置垂直高度为h，又已知各采集点对被测目标的RSSI值与距离D关系表达式里参数值a、b，可以推导出各采集点到被测目标的水平距离
Figure BDA0003291745280000341
通过该公式，即可计算出采集点C1到T1、C2到T1、C3到T1的距离值D1’、D2’、D3’。
最终，相比常规RSSI定位方案仅使用当前被测目标的RSSI值和大量实验估算的a和b参数值对T1进行定位预测，通过在结合其它被精确定位的其它被测目标而推导出的C1到T1、C2到T1、C3到T1的距离值的过程中，从实时动态的干扰环境中获取到实时动态的最佳a和b参数值，因此对这些距离值作多点定位算法得出的定位结果将会是更精确的T1的当前定位坐标。
将工地场景(物理空间电子地图)中的所有被测目标通过三点及以上定位、两点定位、单点定位、参考定位(即无有效测距距离的被测目标)等方式对采集数据/信息完成计算处理后，确定了所有被测目标T1、T2、T3……的精确定位坐标。在已知所有被测目标T1、T2、T3……的精确坐标，又已知所有自由区、警戒区等监控区域的矩形、圆形、多边形电子栅栏，通过计算T1、T2、T3……的精确坐标为圆心W为直径的圆是否与场景内各区域的电子栅栏产生碰撞，最终得出判定哪些被测目标在哪些监控区域内。
采集点的各个定位装置通过通信网络等方式关联(例如采用有线和/或无线连接)作为中控系统的处理数据的后台服务器(例如云服务器、服务器集群等服务器系统)，实现数据传输和处理。其中，通过采集到的被测目标的身份ID数据上传到服务器，并在服务器里检索所有被测目标在碰撞区域的权限；进而，根据被测目标在监控区域里的权限，按照预定的规则进行后续处理，包括通过音响、显示器、机电装置等反馈引导被测目标下一步的行为，或者通过系统通知管理人员进行后续处理；
再进一步地，监测到这些监控区域里是否存在无卡被测目标异常行为具体为：
如果监控区域里存在粗略定位采集装置并未采集到身份ID信息，但粗略定位采集装置所在的采集点的精确定位采集装置存在有测距数据的异常变动，则判定该区域存在无卡被测目标异常行为；
如果监控区域里存在粗略定位采集装置并能采集到身份ID信息，那么在单点定位情形时，不断的剔除无效精确定位采集点期间，若是在所有明确身份ID的被测目标都定位完成后，发现存在有采集点的精确定位采集没有被任何的被测目标认定为有效测距，那么可以判定该区域存在无卡被测目标异常行为。
进而，对于无卡被测目标异常出现在监控区域里的情况，按照预定的规则进行后续处理，包括通过音响、显示器、机电装置等反馈引导被测目标下一步的行为，或者通过中控系统通知管理人员进行后续处理。
本发明的技术方案在场景监测中，可同时实现精确定位和身份识别，实现低成本监控和轨迹、行为分析，对无卡用户的非法行为也实现监控；能通过身份区分减少误报警，提高监控系统的有效性，可进行行为分析，有助于拓展大数据应用场景；
另外，与有源卡相比无源卡信号穿透力较好，但有源卡成本高而且需要持续维护供电电池，而无源卡成本极低且无需电池供电，通过本发明提供的同一被测目标能同时携带N张无源卡布置于被测目标不同位置不同方向的方式，使得成本降低两个数量级，且不需要维护供电电池，节省了大量的定位设备成本，具有极高的经济价值；并且，由于相比粗略定位装置，精确定位装置的性价比极高，常规方案为了达到精确定位的目的，单单高密度部署粗略定位装置极其消耗成本，而本发明通过粗略定位装置与精确定位相结合下对比仅使用粗略定位装置需要高密度部署，仅在非高密度的部署条件下即可达到精确定位的目的，进一步节省了大量的定位成本；
再者，相比常规的只提供单个或者极少量被测目标的定位方案，本发明提供了能够支持多个被测目标同时处于监控区域里也能够精确定位的方案，其充分的考虑到了多个被测目标相互之间遮挡测距和干扰信号的情况，提高了多个被测目标同时处于场景内进行精确定位的稳定性、抗干扰性；
进而，在算法上，常规的RSSI定位计算时，需要大量的实验来估算测距表达式RSSI＝a×log10D+b里的a和b的参数值，本发明优化了计算方式，能够通过已被精确定位的被测目标的已知结果来实时动态获取最佳a和b的参数值，可以避免大量的前期实验估算成本，进一步降低了计算成本，且能实时的适应复杂多变的干扰环境，对RSSI定位策略有巨大的优化改进。
【实施例4】
图8是根据本发明的一个实施例的电子装置的结构示意框图，该电子装置包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机可执行程序，当所述计算机程序被所述处理器执行时，所述处理器执行如前述实施例中的涉及的方法的实施例步骤。
如图8所示，电子装置以通用计算设备的形式表现。其中处理器可以是一个，也可以是多个并且协同工作。本发明也不排除进行分布式处理，即处理器可以分散在不同的实体设备中。本发明的电子装置并不限于单一实体，也可以是多个实体设备的总和。
所述存储器存储有计算机可执行程序，通常是机器可读的代码。所述计算机可读程序可以被所述处理器执行，以使得电子装置能够执行本发明的方法，或者方法中的至少部分步骤。
所述存储器包括易失性存储器，例如随机存取存储单元(RAM)和/或高速缓存存储单元，还可以是非易失性存储器，如只读存储单元(ROM)。
可选的，该实施例中，电子装置还包括有I/O接口，其用于电子装置与外部的设备进行数据交换。I/O接口可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
更具体地，参见图9所示的该实施例所述的电子装置的更具体的一个例子的结构框图。该示例性实施例的电子装置200以通用数据处理设备的形式表现。电子装置200的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元210、至少一个存储单元220、连接不同系统组件(包括存储单元220和处理单元210)的总线230、显示单元240等。
其中，所述存储单元220存储有计算机可读程序，其可以是源程序或都只读程序的代码。所述程序可以被处理单元210执行，使得所述处理单元210执行本发明各种实施方式的步骤。例如，所述处理单元210可以执行前述实施例的方法的各个步骤。
所述存储单元220可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)2201和/或高速缓存存储单元2202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)2203。所述存储单元220还可以包括具有一组(至少一个)程序模块2205的程序/实用工具2204，这样的程序模块2205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子装置200也可以与一个或多个外部设备300(例如键盘、显示器、网络设备、蓝牙设备等)通信，使得用户能经由这些外部设备300与该电子装置200交互，和/或使得该电子装置200能与一个或多个其它数据处理设备(例如路由器、调制解调器等等)进行通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口250进行，还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)进行。网络适配器260可以通过总线230与电子装置200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，电子装置200中可使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
应当理解，图8、9显示的电子装置仅仅是本发明的一个示例，本发明的电子装置中还可以包括上述示例中未示出的元件或组件。例如，有些电子装置中还包括有显示屏等显示单元，有些电子装置还包括人机交互元件，例如按扭、键盘等。只要该电子装置能够执行存储器中的计算机可读程序以实现本发明方法或方法的至少部分步骤，均可认为是本发明所涵盖的电子装置。
【实施例5】
图10是本发明的一个实施例的计算机程序产品的示意图。如图10所示，计算机程序产品中存储有计算机可执行程序，所述计算机可执行程序被执行时，实现本发明上述的基于题目的辅导策略提供方法。所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
通过以上对实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，本发明可以由能够执行特定计算机程序的硬件来实现，例如本发明的系统，以及系统中包含的电子处理单元、服务器、客户端、手机、控制单元、处理器等，本发明也可以由包含上述系统或部件的至少一部分的车辆来实现。本发明也可以由执行本发明的方法的计算机软件来实现，例如由机车端的微处理器、电子控制单元，客户端、服务器端等执行的控制软件来实现。但需要说明的是，执行本发明的方法的计算机软件并不限于由一个或特定个的硬件实体中执行，其也可以是由不特定具体硬件的以分布式的方式来实现，例如计算机程序执行的某些方法步骤可以在机车端执行，另一部分可以在移动终端或智能头盔等中执行。对于计算机软件，软件产品可以存储在一个计算机可读的存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，也可以分布式存储于网络上，只要其能使得电子装置执行根据本发明的方法。
通过以上对实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，本发明描述的示例性实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，本发明不与任何特定计算机、虚拟装置或者电子装置固有相关，各种通用装置也可以实现本发明。以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种监测方法，其特征在于，包括：
依据电子地图，在指定位置设置一个或多个采集点并相应地标定一个或多个监控区域；其中，每个所述采集点至少包括粗略定位采集和精确定位采集；
当被测目标进入所述监控区域时，通过所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据电子地图，在指定位置设置一个或多个采集点并相应地标定一个或多个监控区域，具体包括：
根据需要监控的物理空间建立所述电子地图，并提供所述电子地图的空间坐标参数；
根据所述空间坐标参数设置的每个所述采集点中，所述粗略定位采集和精确定位采集分布于所述电子地图的空间中同一水平坐标的垂直线上，并且，所述粗略定位采集处于精确定位采集的高处；
每个所述监控区域在所述电子地图上依据所述空间坐标参数进行相应地标定，形成相应的几何形状区域。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
所述物理空间包括物理空间的尺寸；
所述电子地图的空间坐标参数包括水平面的xy坐标参数；
所述监控区域形成的几何形状区域包括：圆形、三角形、或多边形的电子栅栏；
每个所述采集点的粗略定位采集使用粗略定位装置、精确定位采集使用精确定位装置；并且，粗略定位装置与精确定位装置安装在同一水平坐标xy的垂直线上且不重叠，和/或，如果粗略定位装置和精确定位装置为非全向360度的类型、则粗略定位装置和精确定位装置的采集朝向一致，和/或，安装时以精确定位采集的朝向为准、并且确保粗略定位装置和精确定位装置的有效采集范围覆盖或包围对应的所述监控区域，和/或，对会出现更多的被测目标的所述监控区域采用更密集地设置更多采集点。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当被测目标进入所述监控区域时，通过所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息，具体包括：
各个所述采集点通过粗略定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的第一位置信息和身份ID；
各个所述采集点通过精确定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的距离信息，其中，所述距离信息表示所述被测目标与所述采集点之间的测距距离ln，n为大于等于1的自然数；
基于所述第一位置信息、身份ID和所述距离信息，确定所述被测目标的实际位置信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
各个所述采集点通过粗略定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的第一位置信息，具体包括：
通过粗略定位采集的定位识别，得到进入所述监控区域的所有所述被测目标的坐标；
通过多点定位算法计算所有所述被测目标相互间的相对方向方位和模糊的相对距离，推测每个所述被测目标在水平面的粗略坐标以作为所述第一位置信息；
各个所述采集点通过精确定位采集获取进入所述监控区域的所述被测目标的距离信息，具体包括：
以所述被测目标的所述粗略坐标为中心形成预设宽度的区域，通过与获得所述粗略坐标时位于同一采集点的精确定位采集进行测距采集，得到的所述被测目标的所有测距距离ln；
基于所述第一位置信息、身份ID和所述距离信息，确定所述被测目标的实际位置信息，具体包括：
根据所述身份ID从所有的所述被测目标中区分每个被测目标；
根据具有同一个身份ID的所述被测目标的粗略坐标、所述预设宽度、测距距离ln、以及相应的精确定位采集所位于的采集点的水平坐标，计算各个所述采集点的每一个与相应的所述被测目标的最短距离LTn和测距距离ln之间的差值LEn；
根据预设的误差范围判断所述差值LEn对应的测距距离ln是否为有效测距距离；
如果判断为是，则根据所述被测目标的所述有效测距距离ln对应的精确定位采集所位于的采集点的水平坐标和所述有效测距距离ln计算所述被测目标的实际精确位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：
所述预设宽度的区域为特定尺寸的圆形区域，所述预设宽度为所述圆形的直径W；
和/或，
计算各个所述采集点的每一个与相应的所述被测目标的最短距离LTn和测距距离ln之间的差值LEn，具体还包括：
利用所述被测目标的粗略坐标和水平面的各个所述采集点的坐标，计算所述粗略距离Ln；
利用所述粗略距离Ln与所述预设宽度计算最短距离LTn；
将所述最短距离LTn与对应的采集点的测距距离ln相减并取绝对值，得到所述差值LEn；
和/或，
计算所述被测目标的实际精确位置包括：
当所述被测目标有三个或三个以上的采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的三个或三个以上的所述采集点在水平面的坐标xy以及对应的测距距离ln，通过多点定位算法计算所述被测目标的实际精确位置；
当所述被测目标仅有两个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合所述被测目标的所述粗略坐标或者基于所述被测目标的移动的预测定位坐标，计算所述被测目标的实际精确位置；
当所述被测目标仅有一个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合基于所述被测目标的移动的预测定位坐标，计算所述被测目标的实际精确位置；
和/或，
如果判断所述差值LEn对应的测距距离ln为无效测距距离，则剔除所述无效测距距离及其对应的精确定位采集所位于的采集点的水平面的坐标，以仅保留所有被测目标中每个所述被测目标的有效测距距离及其对应的精确定位采集所位于的采集点的水平面的坐标；
和/或，
如果判断所述被测目标的所述差值LEn对应的测距距离ln全部都为无效测距距离，则将所述被测目标的所述粗略坐标作为所述实际精确位置，或者，根据所述被测目标周围的已经进行了精确定位采集的所有其他被测目标与接收信号强度指示RSSI对所述被测目标的所述粗略坐标进行定位校准以确定所述实际精确位置。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，
还包括：根据历史监测实验数据，拟合各影响因素与差值LEn之间的线性偏差关系，确定所述差值LEn的最大值LEmax和最小值LEmin，并由所述最大值LEmax和最小值LEmin预设所述误差范围；
和/或，
根据预设的误差范围判断所述差值LEn对应的测距距离ln是否为有效测距距离，具体包括：将所有采集点得到的测距距离ln所对应的所述差值LEn与预设的误差范围中的最大值和最小值进行比较，当所述差值LEn大于最小值LEmin且小于最大值差值LEmax时，确定所述差值LEn对应的测距距离ln是有效测距距离；
和/或，
当所述被测目标仅有两个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合所述被测目标的所述粗略坐标或基于所述被测目标的移动的预测定位坐标，计算所述被测目标的实际精确位置，具体包括：
将两个所述采集点根据有效测距距离确定的精确位置中，距离所述被测目标的粗略坐标近的位置，作为实际精确位置；
或者，
根据所述被测目标在本次监测实际精确位置之前的一预设时间段内的实际精确位置的定位坐标来预测本次位置P”的预测定位坐标；将两个所述采集点根据有效测距距离确定的精确位置中，距离所述预测定位坐标近的位置，作为实际精确位置；
和/或，
当所述被测目标仅有一个采集点存在有效测距距离时，根据存在有效测距距离的所述采集点结合基于所述被测目标的移动的预测定位坐标，计算所述被测目标的实际精确位置，具体包括：
根据所述被测目标在本次监测实际精确位置之前的一预设时间段内的实际精确位置的定位坐标来预测本次位置P”的预测定位坐标；
将所述采集点的坐标作为圆心形成预定半径的圆形，并以所述被测目标移动方向作一条延长线；
如果所述延长线与所述圆形相交，则所述延长线与所述圆形的圆边存在两个交点，从连个交点中取与预测本次位置P”的距离更近的一点作为实际精确位置；
如果所述延长线与所述圆形相切，则所述延长线与所述圆形的圆边存在一个交点，所述交点作为实际精确位置；
如果所述延长线与所述圆形不相交，则由预测本次位置P”到所述圆形的圆心作一条线段，将所述线段与所述圆形的圆边的交点，作为实际精确位置
和/或，
还包括：当所述监控区域的所有被测目标确定了实际精确位置后，基于所有所述被测目标各自的实际精确位置的水平面的坐标为圆心、预设直径W形成的圆形，与各个所述监控区域的几何形状区域的电子栅栏是否发生发生碰撞，判断所有被测目标各自所在的监控区域。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
根据所述被测目标在本次监测实际精确位置之前的一预设时间段内的实际精确位置的定位坐标来预测本次位置P”的预测定位坐标，具体包括：
预设一时间段中，监测获得最前一次的实际精确位置P的坐标(tx1，ty1)，经过t’时间后的监测获得上一次实际精确位置P’的坐标(tx1’，ty1’)，确定向量
Figure FDA0003291745270000061
如果所述上一次定位采集到本次定位采集时间间隔t，则经过时间t后预测的本次的精确位置P”的坐标
Figure FDA0003291745270000062
和/或，
根据所述被测目标周围的已经进行了精确定位采集的所有其他被测目标与接收信号强度指示RSSI对所述被测目标的所述粗略坐标进行定位校准以确定所述实际精确位置，具体包括：
所述被测目标的测距距离ln全部都为无效测距距离时，提取对所述被测目标进行过粗略定位采集并获得了所述被测目标的粗略坐标的一个或多个采集点；
根据所述一个或多个采集点精确定位采集过的其他所有的一个或多个被测目标，计算所述一个或多个采集点与相应的所述其他所有的一个或多个被测目标之间的最短距离LTn，进行所述最短距离LTn两两排序以确定所述其他所有的一个或多个被测目标分别距离最近的所述一个或多个采集点；
根据所述电子地图获得所述一个或多个采集点分别到最近的所述其他所有一个或多个被测目标的测距距离ln，确定距离所述被测目标最近的所述一个或多个采集点；
通过最近的所述一个或多个采集点的粗略定位采集和精确定位采集，获取从最近的所述一个或多个采集点到相应最近的所述其他所有一个或多个被测目标的RSSI场强值和实测距离D；
通过关系表达式RSSI＝a×log10D+b的二元一次方程求解确定最近的所述一个或多个采集点的粗略定位采集在所述表达式中的a、b参数的值；
根据从最近的所述一个或多个采集点的粗略定位采集到所述被测目标测定的RSSI值和距离D的所述表达式里的参数值a、b，以及所述粗略定位采集到相应的所述精确定位采集的垂直高度h，通过所述表达式进行代数变换，推导最近的所述一个或多个采集点到所述被测目标的水平距离D’；
根据每个所述水平距离D’，利用多点定位算法计算所述被测目标的实际精确位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
当所有所述采集点对进入所述监控区域的所有被测目标进行粗略定位采集和精确定位采集并计算出所有所述被测目标的实际精确位置后，根据所有所述被测目标的实际精确位置与所述监控区域边界的碰撞，确定每个所述被测目标的实际所在的监控区域。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，
所述粗略定位采集通过以下一种或多种粗略定位装置获取所述定位信息：RFID读卡器测距装置、UWB测距装置、WIFI测距装置、蓝牙测距装置；
和/或，
所述精确定位采集通过以下一种或多种精确定位装置获取所述定位信息：超声波装置、红外波装置、双目可见光装置、毫米波装置、激光雷达装置；
和/或，
还包括：根据由粗略定位采集获取的所述被测目标的身份ID，确定所述被测目标在实际所位于的监控区域中的权限并作出响应。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，确定所述被测目标在其实际所位于的监控区域中的权限并作出响应，具体包括：
根据所述被测目标的所述权限对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导所述被测目标下一步行为。
12.根据权利要求4至11中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
如果在所述监控区域中存在粗略定位采集未获得所述被测目标的身份ID、而其所在采集点的精确定位采集获取的所述被测目标的距离信息有异常变动，则判定所述监控区域存在无卡被测目标的异常行为；
如果在所述监控区域中存在粗略定位采集获得的所有所述被测目标的身份ID全部对应计算了所述位置信息、而还存在精确定位采集的距离信息未被用于确定位置信息，则判定所述监控区域存在无卡被测目标的异常行为；
和/或，
如果所述监控区域存在无卡被测目标的异常行为，通过异常行为对应的规则进行声音、视觉和/或其他指示反馈，以引导无卡被测目标下一步行为。
13.一种监测系统，其特征在于，包括：
设置模块，用于依据电子地图，在指定位置设置一个或多个采集点并相应地标定一个或多个监控区域；其中，每个所述采集点至少包括粗略定位采集和精确定位采集；
定位模块，用于当被测目标进入所述监控区域时，通过所述采集点的粗略定位采集和精确定位采集分别获取的所述被测目标的定位信息，计算所述被测目标的位置信息。
14.一种电子装置，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机可执行程序，其特征在于：当所述计算机程序被所述处理器执行时，所述处理器执行如权利要求1至12中任一项所述的监测方法。
15.一种计算机程序产品，包括：存储有计算机可执行程序，其特征在于，所述计算机可执行程序被执行时，实现如权利要求1至12中任一项所述的监测方法。
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