儿童定位监测系统技术方案

本发明专利技术公开一种儿童定位监测系统，包括定位基站系统，定位手环，中央服务器以及监控终端，所述定位基站系统包括多个子系统，每个子系统包括一个主定位基站，多个从定位基站，从定位基站包括UWB定位基站以及无线AP；所述定位手环至少包括UWB定位通信模块以及wifi定位模块；所述UWB定位通信模块和wifi定位模块分别依据UWB定位基站和无线AP进行定位，然后定位手环将UWB定位信息和wifi定位信息先发送至主定位基站，然后主定位基站再通过以太网传输至中央服务器，最后中央服务器将UWB定位信息和wifi定位信息进行算法融合、解析，确定最终位置；本发明专利技术增加了儿童的自我安全防范能力，减轻了看护人的看护压力，使儿童在舒适安全的环境下茁壮健康的成长。

【技术实现步骤摘要】
儿童定位监测系统
本专利技术涉及定位领域，具体涉及一种儿童定位监测系统。
技术介绍
随着无线定位技术的发展，位置服务日益成为人们生活、工作当中不可缺少的一部分。与此同时，智能监护设备的兴起，促使对位置服务的需求进一步提高，监护人随时掌握儿童的位置信息，就显得至关重要。此外，随着生活水平的提高以及科学技术的发展，人们对儿童的健康和医疗保障提出了更高的要求。伴随着传感器、无线通信等技术的发展，便携式可穿戴医疗设备的研究受到科研工作者和市场的广泛关注。众多拥有定位功能的智能监护设备中，应用GNSS定位技术的监护设备已基本满足用户对室外定位的要求，但是室内智能监护设备的定位精度仍不尽人意。当前智能监护设备存在着指标检测过于单一，测量精度不够精确，可穿戴设备不便携带，功能性和可靠性较差等各种问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题和缺陷，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术提供的设计方案中，能够监测出儿童的所在位置，同时还能够检测出生理健康信息。本专利技术提供了一种儿童定位监测系统，包括：定位基站系统，其包括多个子系统，每个子系统包括一个主定位基站，多个从定位基站，从定位基站包括UWB定位基站以及无线AP；定位手环，其用于儿童佩戴，所述定位手环至少包括UWB定位通信模块以及wifi定位模块；所述UWB定位通信模块，用于接收并输出UWB定位基站的第一定位信息，所述wifi定位模块接收并输出无线AP的第二定位信息，所述主定位基站接收所述第一定位信息和第二定位信息；中央服务器与监控终端连接，所述中央服务器用于通过以太网传输接收所述第一定位信息和第二定位信息，所述中央服务器将所述第一定位信息和第二定位信息进行融合、解析，确定最终位置；其中，所述监控终端设有用于显示定位信息的监控界面。进一步地，所述UWB定位基站包括：锂电池，其用于集成电路供电；集成电路板，其由锂电池和外部电源双重供电；三角支架，用于固定UWB定位基站。进一步地，所述集成电路板包括：所述基站集成电路板由微处理器、UWB定位通信模块、wifi定位模块、以太网收发模块、电源切换电路、电压转换电路、复位电路和指示灯电路组成；所述UWB定位通信模块，其通过SPI与微处理器进行双向通信，实现基站和标签之间的信息传输；所述wifi定位模块，与所述微处理器连接，实现基站与wifi定位模块之间的信息传输；所述以太网收发模块，其通过以太网网线连接中央服务器，发送基站微处理器传输的数据或接收中央处理器下发的数据；所述复位电路、指示灯电路，其均与基站微处理器连接；所述电源切换电路，其用于将切换好的电源经电压转换电路转换后供电给基站微处理器、wifi定位模块、UWB定位通信模块及以太网收发模块。进一步地，所述定位手环包括：外壳、腕带，其外壳和腕带采用一体结构，腕带内含导电材质；锂电池,其用于手环供电；手环集成电路板，其包括:UWB定位通信模块，其通过SPI与手环微处理器进行双向通信，实现手环与基站之间的信息传输；wifi定位模块，与所述微处理器连接，实现手环与基站之间的信息传输；温度传感器模块，心率、血氧传感器模块以及姿态感知传感器模块，其均与手环微处理器连接；报警模块、电压转换电路、按键电路、指示灯电路以及复位电路，其均与手环微处理器相连；其中，所述报警模块包括语音报警电路和灯光报警电路。进一步地，定位手环还包括紧急呼救模块。进一步地，其特征在于，所述温度传感器，其采用的是非接触式红外热电堆传感器；所述心率、血氧传感器，其采用的是光电容积式红外传感器；所述姿态感知传感器，其采用的是集成三轴陀螺仪、三轴加速度、三轴角速度的九轴姿态感知传感器.进一步地，所述定位手环采用内置环形导线回路。其定位监测方法如下：步骤一、当儿童佩戴定位手环进入监测范围内，定位手环中的UWB定位通信模块向多个UWB定位基站发送数据信号，多个UWB定位基站根据UWB定位通信模块确定手环的第一定位信息，然后将第一定位信息反馈至定位手环中的UWB定位通信模块；定位手环中的wifi定位模块向多个无线AP发送数据信号，多个无线AP信号根据wifi定位模块确定手环的第二定位信息，然后将第二定位信息反馈至定位手环中的wifi定位模块；步骤二、主定位基站接收定位手环中第一定位信息和第二定位信息，然后通过以太网将第一定位信息和第二定位信息传输至中央服务器，中央服务器对第一定位信息中的数据和第二定位信息中的数据进行算法融合，解析出位置信息，然后将位置信息通过以太网传输至监控终端；步骤三、监控终端将位置信息显示在监控界面上。进一步地，所述中央服务器的数据库中存储有无线AP的MAC地址。本专利技术提供的设计方案中，监控终端可导入按一定比例缩放的场景地图，监控终端通对中央服务器上传的各传感器采集的信息和距离信息进行分析处理后，在其界面实时显示儿童的运动轨迹及其生理健康指标；相对于现有技术有以下有益效果如下：(1)本专利技术选择UWB定位技术、wifi定位技术对儿童进行定位监测，UWB无线定位技术具有精度高、低功耗、抗干扰、穿透性强、传输数据快等主要优点，可实现儿童的精准定位，通过UWB无线传感网络技术可实现局域网内数据的无线传输，保证各个标签节点与基站之间传输的稳定可靠，wifi定位技术具有方便部署，扩展性强，覆盖范围广泛，传输速度快，成本低廉等诸多优点；(2)本专利技术将UWB定位技术、wifi定位技术和传感网技术进行融合，使定位精度更高，成本更低，抗干扰性更强，此外，定位手环除充当定位标签节点之外，还充当传感器节点，在其硬件电路中加入了温度传感器模块，心率、血氧传感器模块和姿态感知传感器模块，实现了实时掌握儿童位置信息和生理健康信息的功能；(3)为降低生产成本、缩小手环体积，智能定位手环所含的UWB定位通信模块除了可以测量标签的位置坐标数据之外，还兼具通信功能，可将各传感器所采集的信息和位置信息一并传输给主定位基站。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的其中一个实施例的总体结构示意图；图2为本专利技术的其中一个实施例的主定位基站结构示意图；图3为本专利技术的其中一个实施例的主定位基站硬件结构框图；图4为本专利技术的其中一个实施例的定位手环结构示意图；图5为本专利技术的其中一个实施例的定位手环硬件结构框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。如图1所示，本专利技术包括UWB定位基站11，定位手环12，主定位基站13，中央服务器14，监控终端15，无线AP16组成；主定位基站、UWB定位基站与无线AP组成定位系统，中央服务器和监控终端负责处理数据及显示监控，定位手环与各UWB定位基站之间通过无线传输，主定位基站与中央服务器通过以太网相连。定位手环佩戴在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.儿童定位监测系统，其特征在于，包括：定位基站系统，其包括多个子系统，每个子系统包括一个主定位基站，多个从定位基站，从定位基站包括UWB定位基站以及无线AP；定位手环，其用于儿童佩戴，所述定位手环至少包括UWB定位通信模块以及wifi定位模块；所述UWB定位通信模块，用于接收并输出UWB定位基站的第一定位信息，所述wifi定位模块接收并输出无线AP的第二定位信息，所述主定位基站接收所述第一定位信息和第二定位信息；中央服务器与监控终端连接，所述中央服务器用于通过以太网传输接收所述第一定位信息和第二定位信息，所述中央服务器将所述第一定位信息和第二定位信息进行融合、解析，确定最终位置；其中，所述监控终端设有用于显示定位信息的监控界面。

【技术特征摘要】
1.儿童定位监测系统，其特征在于，包括：定位基站系统，其包括多个子系统，每个子系统包括一个主定位基站，多个从定位基站，从定位基站包括UWB定位基站以及无线AP；定位手环，其用于儿童佩戴，所述定位手环至少包括UWB定位通信模块以及wifi定位模块；所述UWB定位通信模块，用于接收并输出UWB定位基站的第一定位信息，所述wifi定位模块接收并输出无线AP的第二定位信息，所述主定位基站接收所述第一定位信息和第二定位信息；中央服务器与监控终端连接，所述中央服务器用于通过以太网传输接收所述第一定位信息和第二定位信息，所述中央服务器将所述第一定位信息和第二定位信息进行融合、解析，确定最终位置；其中，所述监控终端设有用于显示定位信息的监控界面。2.如权利要求1所述的儿童定检监测系统，其特征在于，所述主定位基站包括：锂电池，其用于集成电路供电；基站集成电路板，其由锂电池和外部电源双重供电；三角支架，用于固定UWB定位基站。3.如权利要求2所述的儿童定位监测系统，其特征在于，所述基站集成电路板包括：所述基站集成电路板由微处理器、UWB定位通信模块、wifi定位模块、以太网收发模块、电源切换电路、电压转换电路、复位电路和指示灯电路组成；所述UWB定位通信模块，其通过SPI与微处理器进行双向通信，实现基站和标签之间的信息传输；所述wifi定位模块，与所述微处理器连接，实现基站与wifi定位模块之间的信息传输；所述以太网收发模块，其通过以太网网线连接中央服务器，发送基站微处理器传输的数据或接收中央处理器下发的数据；所述复位电路、指示灯电路，其均与基站微处理器连接；所述电源切换电路，其用于将切换好的电源经电压转换电路转换后供电给基站微处理器、wifi定位模块、UWB定位通信模块及以太网收发模块。4.如权利要求1所述的儿童定位监测系统，其特征在于，所述定位手环包括：外壳、腕带，其外壳和腕带采用一体结构，腕带内含导电材质；锂电池,其用于手环供电；手环集成电路板，其包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝远，刘洋，李博健，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23