一种用于旅游景区及货场的人员及资产搜寻系统和方法技术方案

本发明专利技术利用超低功耗以及超过1500米距离的超远距离睡眠唤醒技术，将GPS模块与一个采用低占空比工作方式工作的超远距离智能电子标签集成在一起，成为一个低功耗的智能GPS标签。这里的GPS标签不仅具有智能电子标签包括室内定位,多信道协同工作在内的所有功能，而且还具有GPS特有的室外精确定位的功能。GPS标签不依赖移动公网或WiFi等网络来传递自己采集到的GPS位置信息，它的电池的使用寿命可达3-5年。它不仅成本低，而且使用简单方便。可广泛用于各种旅游景区，游乐场所以及城市中的人员搜寻定位；旅游团队的人员管理。偏远地区没有网络覆盖的人员搜救，还可广泛用于大型港口以及货场中集装箱等的资产搜寻定位等。

Personnel and assets searching system and method for tourist scenic spot and freight yard

The invention uses ultra low power and ultra long distance more than 1500 meters away from the sleep wake up technology, the GPS module and a low duty cycle work mode of ultra long distance intelligent electronic label are integrated together, become a low power smart GPS tags. The GPS tag not only has all the functions of smart tag, including indoor location and multi-channel cooperation, but also has the function of GPS outdoor precise positioning. The GPS tag does not rely on networks such as mobile networks or WiFi to deliver its own GPS location information, which has a battery life of up to 3-5 years. The utility model has the advantages of low cost and simple and convenient use. The utility model can be widely used for various tourist attractions, amusement parks, and personnel searching and positioning in cities, and personnel management of tourist groups. In remote areas, there is no network coverage of personnel search and rescue, but also widely used in large ports and freight yard, container assets search, positioning and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种用于旅游景区及货场的人员及资产搜寻系统和方法
本专利技术涉及GPS定位，低功耗无线通信技术。
技术介绍
现有的室外定位技术基本上都是通过利用GPS模块采集位置信息，再利用无线公网（GPRS或WiFi）将位置信息传回后台管理计算机来实现对人员和资产的定位。这种方法存在如下问题：1.为了保证定位模块与后台的通信联系，定位模块中的的GPRS必须始终处于开启工作状态，因而十分费电，加上GPS模块的耗电，定位终端必须采用可随时充电的供电方式（例如手机和可穿戴设备）。这样就大大限制了这种定位技术的应用。2.这种方法用于室内定位时，将带来很大的定位误差。3.另外GPRS模块的使用不仅增加了定位终端的总体成本，还涉及每个月都得缴纳一笔费用。长期下来这是一笔不小的开支。
技术实现思路
本专利技术利用超远距离超低功耗睡眠唤醒技术，将GPS模块与一个采用低占空比工作方式工作的远距离智能电子标签集成在一起，成为一个低功耗的智能GPS标签。这里的智能电子标签采用周期性睡眠，苏醒后监听工作指令信号一瞬间的工作方式，这里的“智能”概念是指电子标签不仅具有双向通信能力，信息处理能力，而且还可根据读写器的工作指令，改变自己的工作方式，包括频道，发射功率等。这种GPS标签既具有一般有源电子标签的功能，包括室内定位功能，还具有GPS特有的室外精确定位的功能。它不仅不需要依赖移动公网（GPRS或WiFi等）来传递自己采集到的GPS位置信息，而且电池的使用寿命可达3-5年，因而成本低，使用简单方便，可广泛用于人员及资产的室内外定位。GPS标签中的GPS模块平常处于超低功耗状态或关机状态，而其中的智能电子标签中的无线收发机模块则处于在预先安排的无线信道上周期性（t）监听来自读写器工作指令信号的状态。这里的无线信道既可以是通过频率来区分的无线通信通道，也可以是在同一频率上使用不同信号编码来区分的无线通信通道。为了省电的目的，智能电子标签中的无线收发模块在周期性苏醒的瞬间，采用了先仅只花费非常短的时间检测所监听的信号，看其是否具有组成读写器向它发射的数据信号包必须要有的，部分或全部射频信号的基本特征，例如射频信号的频率，调制及编码方式等，而只有当检测到的信号，具有期待的部分或全部射频信号的基本特征后，智能标签中的无线收发模块才会延长原先设定的监听时间，接收完整个数据信号包，按照预先规定的通信协议，对来自读写器的工作指令信号进行解析，并根据工作指令的要求执行相应的任务，包括更改工作信道，发射功率，睡眠苏醒周期等，否则智能标签中的无线收发模块将在非常有限的监听时间结束后，回到周期性的睡眠，苏醒后监听信号一瞬间的低功耗状态（图6）。这里预先设定的非常有限的监听时间的长度，是按照足以保证无线收发模块能够完成这种射频信号特征检测来设定的。在一些简单的应用场景中，智能电子标签周期性苏醒后，监听的工作指令信号还可以是一个具有某种射频信号特征的简单射频信号，其射频特征就代表了某种预先设定的智能电子标签可以识别的具体工作指令。位置信息采集过程：GPS标签平常处于低功耗休眠状态，只有当GPS标签接收到来自远端读写器开启GPS模块的工作指令信号，或通过其上的按键或其他方式接收到一个启动GPS模块工作的信号时，GPS模块才会进入工作状态，接收卫星信号，获取自身位置信息，并通过GPS标签中的智能电子标签，将信号传给远端的读写器，并通过读写器传到后台管理计算机，包括手机。GPS模块在完成位置信息采集后，将处于关机状态或低功耗待机状态，直到下一次被按键或来自读写器的工作指令信号所启动。而GPS标签中的智能电子标签在将采集到的位置信息传输给读写器后，也将进入周期性监听信号的低功耗状态。系统结构本专利技术系统由一个或多个与移动目标连接的GPS标签，一个或多个通过有线或无线方式与计算机连接的读写器，管理计算机以及相关管理软件组成；当位置信息接收方为一般手机时，还可包括手机在内(图1)；在一般情况下，读写器应由一个以上可与GPS标签通信的无线收发机模块组成，其中至少有一个无线收发机模块用于在标签的监听信道上，连续在一段时间T内向GPS标签广播工作指令信号，其余的无线收发机模块，则在标签信息返回信道上等待接收标签的位置信息。当我们在一般手机中嵌入了可与GPS标签进行通信的无线收发机模块时，这个手机便成为物联网手机，这种物联网手机既具有移动标签读写器的功能，也具有一般计算机的信息处理功能，输入及输出显示的功能。在一般应用情况下，物联网手机中仅只安装了一个可与GPS标签通信的无线收发机模块。因而，在使用这种物联网手机对GPS标签进行操控时，往往需要将广播定位工作指令信号和接收标签返回的位置信息这两个任务，通过时分（半双工）的方式来完成。此时，物联网手机将与GPS标签进行直接不依赖任何其他网络的通信，物联网手机既是搜寻定位命令的发布者，也是GPS标签返回的位置信息的直接接收者。实际上，任意一个带有GPS功能的物联网手机，功能上既可以是一个GPS标签，也可以是一个集成了计算机功能的GPS标签读写器，它可以在没有移动网络存在的情况下，在有限范围内发起对其他任意一个物联网手机的搜寻定位。每个读写器和GPS标签都有一个唯一的身份ID。每个GPS标签都可与读写器或物联网手机实现不依赖移动公网的无线通信。这里的GPS标签采用了周期性睡眠，苏醒后在预先安排的无线信道上监听来自读写器工作指令信号一瞬间的低占空比的工作方式；GPS标签与读写器之间在开阔空间的通信距离可以达到200-1500米，甚至更远（定向天线），而GPS标签中的电池使用寿命，一般情况下也可以达到2-5年。本系统也可由一个或多个与移动目标连接的GPS标签与物联网手机及相关软件组成，这里的物联网手机既承担了前述系统中读写器的工作，也承担了计算机的工作；系统的工作方式当需要对携带GPS标签的特定目标进行搜寻定位时，读写器将在该GPS标签的监听信道上，在一段大于GPS标签睡眠苏醒周期的时间段T内，连续不间断地向GPS标签发射定位工作指令信号，抓住GPS标签睡眠苏醒后监听信号的瞬间与GPS标签建立起通信联系；GPS标签在接收到定位工作指令后，将立即启动GPS模块进入前述位置信息采集过程。（图2）在旅游景区或其它娱乐区域内，为了便于迷路的儿童或掉队的旅游团队成员告诉家长或导游自己所在的精确位置，GPS标签还提供了某种激活装置，例如按键，使得GPS标签携带者可以通过按键或其他方便的方式启动GPS标签，使GPS标签进入前述的位置信息采集过程，并将获取的位置信息传输给读写器，最终传给家长或导游。这里GPS标签发送的信息中还带有目标接收设备的地址信息。(图1)在海量GPS标签存在的情况下，例如在堆放集装箱的码头货场，当需要确定某个集装箱，或在游乐场中某个迷路儿童的具体位置信息时，系统需要在整个区域内广播搜寻工作指令，此时，所有的GPS标签都会接收并解析这个命令，直到确认这个命令不是发给自己的。如果我们频繁广播这种目标搜寻工作指令时，势必导致许多不属于搜寻对象的GPS标签不必要的能量消耗。为此，本专利技术将根据GPS标签的ID号或其他特征的差异，将GPS标签监听工作指令信号的信道预先进行区分。例如利用ID号最末10个数字的差异，将所有GPS标签分配在10个不同的监听本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于旅游景区及货场的人员及资产搜寻系统，包括至少一个与移动目标连接的GPS标签，至少一个通过有线或无线方式与计算机连接的读写器，管理计算机以及相关管理软件组成；当位置信息接收方为一般手机时，还包括至少一个手机在内；每个GPS标签都有一个唯一的身份ID；其中，GPS标签由一个GPS模块和一个处于周期性睡眠，苏醒后在预先安排的无线通信信道上监听读写器工作指令信号一瞬间的无线收发机模块集成；GPS模块平常处于低功耗状态或关机状态，只有当GPS标签接收到来自远端读写器开启GPS模块的工作指令信号，或通过其上的按键或其他方式接收到一个启动GPS模块的工作指令信号时，GPS模块才会进入工作状态，接收卫星信号，获取自身位置信息，并通过GPS标签中的无线收发模块，将信号传给远端的读写器和后台管理计算机，包括手机；GPS模块在完成位置信息采集后，将重新回到关机状态或低功耗待机状态，直到下一次GPS模块被按键或来自读写器的工作指令信号所启动；而GPS标签中的无线收发机模块在将采集到的位置信息传输给读写器和后台计算机后，也将回到周期性监听信号的低功耗状态；每个读写器至少有一个可与GPS标签进行通信的无线收发机模块，读写器通过在GPS标签的监听信道上，在一段大于GPS标签睡眠苏醒周期的时间段内，连续不间断地向GPS标签发射各种工作指令信号，抓住GPS标签睡眠苏醒后监听信号的瞬间与GPS标签建立起通信联系；这里的各种工作指令信号，至少包括向GPS标签下达启动标签中GPS模块，利用GPS卫星定位系统的定位工作指令信号。...

【技术特征摘要】
1.一种用于旅游景区及货场的人员及资产搜寻系统，包括至少一个与移动目标连接的GPS标签，至少一个通过有线或无线方式与计算机连接的读写器，管理计算机以及相关管理软件组成；当位置信息接收方为一般手机时，还包括至少一个手机在内；每个GPS标签都有一个唯一的身份ID；其中，GPS标签由一个GPS模块和一个处于周期性睡眠，苏醒后在预先安排的无线通信信道上监听读写器工作指令信号一瞬间的无线收发机模块集成；GPS模块平常处于低功耗状态或关机状态，只有当GPS标签接收到来自远端读写器开启GPS模块的工作指令信号，或通过其上的按键或其他方式接收到一个启动GPS模块的工作指令信号时，GPS模块才会进入工作状态，接收卫星信号，获取自身位置信息，并通过GPS标签中的无线收发模块，将信号传给远端的读写器和后台管理计算机，包括手机；GPS模块在完成位置信息采集后，将重新回到关机状态或低功耗待机状态，直到下一次GPS模块被按键或来自读写器的工作指令信号所启动；而GPS标签中的无线收发机模块在将采集到的位置信息传输给读写器和后台计算机后，也将回到周期性监听信号的低功耗状态；每个读写器至少有一个可与GPS标签进行通信的无线收发机模块，读写器通过在GPS标签的监听信道上，在一段大于GPS标签睡眠苏醒周期的时间段内，连续不间断地向GPS标签发射各种工作指令信号，抓住GPS标签睡眠苏醒后监听信号的瞬间与GPS标签建立起通信联系；这里的各种工作指令信号，至少包括向GPS标签下达启动标签中GPS模块，利用GPS卫星定位系统的定位工作指令信号。2.根据权利要求1，其特征在于，所述GPS标签中的无线收发机模块，在周期性睡眠苏醒的瞬间，采用了先仅只花费非常短的时间检测所监听的信号，看其是否具有组成读写器向它发射的数据信号包必须要有的，部分或全部射频信号的基本特征；而只有当检测到的信号，具有期待的部分或全部射频信号的基本特征后，无线收发机模块才会延长原先设定的监听时间，接收完整个数据信号包，按照预先规定的通信协议，对来自读写器的工作指令信号进行解析，并根据工作指令的要求执行相应的任务。3.根据权利要求1，其特征在于，所述GPS标签中的无线收发机模块，在周期性睡眠苏醒的瞬间，采用了只监听GPS标签可以识别的，预先设定的代表了一种具体工作指令的某种特征的简单射频信号，并执行该特征射频信号所代表的工作指令；或者直接接收一个完整的工作指令信号包，并执行该工作指令。4.根据权利要求2，或3，其特征在于，当读写器中只有一个无线收发机模块时，读写器需要将其向GPS标签广播定位工作指令信号和接收GPS标签返回的位置信息这两个任务，通过半双工时分的方式来完成；当读写器中安装了一个以上的无线收发机模块时，则其中至少有一个无线收发机模块被用于在GPS标签的监听信道上，连续在一段时间内向GPS标签广播工作指令信号，而其余的收发机模块，则可同时在标签信息返回的信道上等待接收GPS标签返回的位置信息。5.根据权利要求4，其特征在于，系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖应成，
申请(专利权)人：成都西谷曙光数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51