電子腳銬及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電子腳銬，包括用于佩戴在被監(jiān)控用戶身上的條狀綁縛帶，綁縛帶的端部設有鎖緊裝置，綁縛帶的尾部穿過鎖緊裝置并固定形成銬環(huán)，綁縛帶內(nèi)嵌有環(huán)繞設置的用于監(jiān)測綁縛帶是否斷開的柔性導電線纜，鎖緊裝置上設有用于將電子腳銬佩戴者的定位信息發(fā)送至警用服務器的監(jiān)控裝置；還公開了一種電子腳銬的使用方法，對電子腳銬佩帶者實現(xiàn)遠程定位監(jiān)控，如果離開警方的可控范圍，立即發(fā)出報警信息；電子腳銬可以完成對佩戴者室內(nèi)室外無盲區(qū)的定位功能，監(jiān)控范圍更廣；當電子腳銬佩帶者人為的將電子腳銬破壞，或者當電子腳銬電量過低時，也會發(fā)出報警信息；電子腳銬結構簡單輕巧，解決了現(xiàn)有公安系統(tǒng)對被監(jiān)控人員無法遠程跟蹤定位的問題。
【專利說明】電子腳銬及其使用方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于跟蹤定位【技術領域】，具體涉及電子腳銬及其使用方法。

【背景技術】
[0002] 在部隊和公安部門執(zhí)行監(jiān)外執(zhí)行、假釋等任務中，目前除了手銬，腳銬和警繩外， 尚無更好的警械可供使用，以至于使公安部門在執(zhí)行相關任務中遇到相當嚴重的困難和問 題。因此研制一種對被監(jiān)控人員進行區(qū)域性實時監(jiān)測和控制的系統(tǒng)是非常必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種電子腳銬及其使用方法，以解決現(xiàn)有公安系統(tǒng)對被監(jiān)控 人員無法遠程跟蹤定位的問題。
[0004] 本發(fā)明所采用的第一種技術方案是，電子腳銬，包括用于佩戴在被監(jiān)控用戶身上 的條狀綁縛帶，綁縛帶的端部設有鎖緊裝置，綁縛帶的尾部穿過鎖緊裝置并固定形成銬環(huán)， 綁縛帶內(nèi)嵌有環(huán)繞設置的用于監(jiān)測綁縛帶是否斷開的柔性導電線纜，鎖緊裝置上設置有用 于將電子腳銬佩戴者的定位信息發(fā)送至警用服務器的監(jiān)控裝置。
[0005] 第一種技術方案的特點還在于，
[0006] 監(jiān)控裝置包括處理器模塊，處理器模塊還分別連接有定位模塊、無線通訊模塊、斷 裂感應模塊和電源模塊；
[0007] 定位模塊用于獲取電子腳銬佩戴者的位置信息和姿態(tài)信息，并將位置信息和姿態(tài) 信息發(fā)送至處理器模塊；處理器模塊用于接收定位模塊發(fā)送的位置信息和姿態(tài)信息，并根 據(jù)位置信息和姿態(tài)信息得到定位信息；斷裂感應模塊用于獲取綁縛帶內(nèi)柔性導電線纜是否 被破壞的斷裂信息，并將斷裂信息發(fā)送至理器模塊；電源模塊用于為處理器模塊提供電量， 并將電量信息發(fā)送至處理器模塊；無線通訊模塊用于將處理器模塊獲取的定位信息、斷裂 信息和電量信息發(fā)送至警用服務器。
[0008] 定位模塊包括分別與處理器模塊連接的傳感器定位裝置和衛(wèi)星導航定位裝置，傳 感器定位裝置用于采集目標在非收星狀態(tài)下的姿態(tài)信息，衛(wèi)星導航定位裝置用于采集目標 在收星狀態(tài)下的位置信息。
[0009] 傳感器定位裝置包括分別與處理器模塊連接的陀螺儀、加速度計、電子羅盤和氣 壓計；其中，陀螺儀用于獲取電子腳銬佩戴者轉動的角速度，通過角速度得到其轉動的角 度；加速度計用于獲取電子腳銬佩戴者在運動過程中的加速度，通過該加速度得到其移動 距離；電子羅盤用于獲取電子腳銬佩戴者的真實地磁值，通過地磁值得到其方向角；氣壓 計用于獲取電子腳銬佩戴者的氣壓和溫度，通過氣壓和溫度得到其絕對高程值。
[0010] 本發(fā)明所采用的第二種技術方案是，電子腳銬的使用方法，在警用服務器上設置 電子腳銬佩戴者的允許活動區(qū)域，將由電子腳銬獲取的電子腳銬佩戴者的定位信息發(fā)送至 警用服務器，
[0011] 若警用服務器檢測到電子腳銬佩戴者不處于上述設定的允許活動區(qū)域內(nèi)，則警用 服務器立即發(fā)出報警信號；若警用服務器檢測到電子腳銬佩戴者位于允許活動區(qū)域內(nèi)，則 警用服務器不發(fā)出報警信號。
[0012] 第二種技術方案的特點還在于，
[0013] 當電子腳銬佩戴者處于正常收星定位狀態(tài)時，電子腳銬通過其內(nèi)部設置的衛(wèi)星導 航定位裝置來獲取電子腳銬佩戴者的位置信息，位置信息經(jīng)處理器模塊處理后，得到電子 腳銬佩戴者的室外定位信息。
[0014] 當電子腳銬佩戴者處于非正常收星定位狀態(tài)時，電子腳銬通過其內(nèi)部設置的傳感 器定位裝置來獲取電子腳銬佩戴者的姿態(tài)信息，姿態(tài)信息經(jīng)處理器模塊處理后，得到電子 腳銬佩戴者的室內(nèi)定位信息。
[0015] 姿態(tài)信息包括電子腳銬佩戴者的角速度、運動距離和運動速度、方位角和距離水 平面的高度；其中，由陀螺儀獲取電子腳銬佩戴者的角速度，由加速度計獲取電子腳銬佩戴 者的運動距離和運動速度，由電子羅盤獲取電子腳銬佩戴者的方位角，由氣壓計獲取電子 腳銬佩戴者距離水平面的高度。
[0016] 電子腳銬的綁縛帶及其內(nèi)設置的柔性導電線纜發(fā)生斷裂時，電子腳銬內(nèi)的斷裂感 應模塊便獲取到柔性導電線纜被破壞的已斷裂信息，并將已斷裂信息通過處理器模塊和無 線通訊模塊發(fā)送至警用服務器。
[0017] 當電子腳銬的電量低于預設值時，電子腳銬內(nèi)的電源模塊將其獲取到的低電量信 息通過處理器模塊和無線通訊模塊發(fā)送至警用服務器。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是，1.對電子腳銬佩帶者實現(xiàn)遠程定位監(jiān)控，如果離開警方的 可控范圍，立即發(fā)出報警信息；2.電子腳銬可以完成對佩戴者室內(nèi)室外無盲區(qū)的定位功 能，監(jiān)控范圍更廣；3.當電子腳銬佩帶者人為的將電子腳銬破壞，電子腳銬也會立即發(fā)出 報警信息；4.當電子腳銬電量過低時，也會發(fā)出報警提示信息更換電源；5.電子腳銬結構 簡單輕巧，使用方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明電子腳銬的外形結構示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明電子腳銬的監(jiān)控裝置的模塊連接圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明電子腳銬中加速度計獲得的加速度曲線圖。
[0022] 圖中，1.綁縛帶，2.鎖緊裝置，3.處理器模塊，4.無線通訊模塊，5.斷裂感應模 塊，6.電源模塊，7.傳感器定位裝置，71.陀螺儀，72.加速度計，73.電子羅盤，74.氣壓計， 8.衛(wèi)星導航定位裝置，9.警用服務器，10.柔性導電線纜。

【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0024] 本發(fā)明提供了一種電子腳銬，參見結構圖1，包括用于佩戴在被監(jiān)控用戶身上的條 狀綁縛帶1，綁縛帶1的端部設有鎖緊裝置2,綁縛帶1的尾部穿過鎖緊裝置2并固定形成 銬環(huán)，綁縛帶1內(nèi)嵌有環(huán)繞設置的用于監(jiān)測綁縛帶是否斷開的柔性導電線纜10,鎖緊裝置2 上設置有用于將電子腳銬佩戴者的定位信息發(fā)送至警用服務器9的監(jiān)控裝置。
[0025] 參見圖2,監(jiān)控裝置包括處理器模塊3,處理器模塊3還分別連接有定位模塊、無線 通訊模塊4、斷裂感應模塊5和電源模塊6 ;
[0026] 其中，定位模塊用于獲取電子腳銬佩戴者的位置信息和姿態(tài)信息，并將位置信息 和姿態(tài)信息發(fā)送至處理器模塊3 ;處理器模塊3用于接收定位模塊發(fā)送的位置信息和姿態(tài) 信息，并根據(jù)位置信息和姿態(tài)信息得到定位信息；斷裂感應模塊5用于獲取綁縛帶內(nèi)柔性 導電線纜10是否被破壞的斷裂信息，并將斷裂信息發(fā)送至理器模塊3 ;電源模塊6用于為 處理器模塊3提供電量，并將電量信息發(fā)送至處理器模塊3 ;無線通訊模塊4用于將處理器 模塊3獲取的定位信息、斷裂信息和電量信息發(fā)送至警用服務器9。
[0027] 定位模塊包括分別與處理器模塊3連接的傳感器定位裝置7和衛(wèi)星導航定位裝置 8,傳感器定位裝置7用于采集目標在非收星狀態(tài)下的姿態(tài)信息，衛(wèi)星導航定位裝置8用于 采集目標在收星狀態(tài)下的位置信息。
[0028] 傳感器定位裝置7包括分別與處理器模塊3連接的陀螺儀71、加速度計72、電子 羅盤73和氣壓計74 ;
[0029] 其中，陀螺儀71用于獲取電子腳銬佩戴者轉動的角速度，通過角速度得到其轉動 的角度；加速度計72用于獲取電子腳銬佩戴者在運動過程中的加速度，通過該加速度得到 其移動距離；電子羅盤73用于獲取電子腳銬佩戴者的真實地磁值，通過地磁值得到其方向 角；氣壓計74用于獲取電子腳銬佩戴者的氣壓和溫度，通過氣壓和溫度得到其絕對高程 值。
[0030] 本發(fā)明還提供了一種電子腳銬的使用方法，首先在警用服務器9上設置電子腳銬 佩戴者的允許活動區(qū)域，再將由電子腳銬獲取的電子腳銬佩戴者的定位信息發(fā)送至警用服 務器9,若警用服務器9檢測到電子腳銬佩戴者不處于上述設定的允許活動區(qū)域內(nèi)，則警用 服務器9立即發(fā)出報警信號；若警用服務器9檢測到電子腳銬佩戴者位于允許活動區(qū)域內(nèi)， 則警用服務器9不發(fā)出報警信號。
[0031] 具體按照以下步驟實施：
[0032] 步驟1、在警用服務器9上設置電子腳銬佩戴者的允許活動區(qū)域；
[0033] 步驟2、當電子腳銬佩戴者處于正常收星定位狀態(tài)時，電子腳銬通過其內(nèi)部設置的 衛(wèi)星導航定位裝置8來獲取電子腳銬佩戴者的位置信息，位置信息經(jīng)處理器模塊3處理后， 得到電子腳銬佩戴者的室外定位信息；
[0034] 步驟3、當電子腳銬佩戴者處于非正常收星定位狀態(tài)時，電子腳銬通過其內(nèi)部設置 的傳感器定位裝置7來獲取電子腳銬佩戴者的姿態(tài)信息，姿態(tài)信息經(jīng)處理器模塊3處理后， 得到電子腳銬佩戴者的室內(nèi)定位信息；
[0035] 姿態(tài)信息包括電子腳銬佩戴者的角速度、運動距離和運動速度、方位角和距離水 平面的高度；
[0036] 其中，由陀螺儀71獲取電子腳銬佩戴者的角速度，由加速度計72獲取電子腳銬佩 戴者的運動距離和運動速度，由電子羅盤73獲取電子腳銬佩戴者的方位角，由氣壓計74獲 取電子腳銬佩戴者距離水平面的高度；
[0037] 以上獲取角速度、運動距離和運動速度、方位角和距離水平面高度的具體計算方 法如下：
[0038] 步驟3. 1、陀螺儀71采集電子腳銬佩戴者轉動的角速度，根據(jù)角速度與時間的積 分，得到電子腳銬佩戴者轉動的角速度。
[0039] 步驟3. 2、將電子腳銬固定于電子腳銬佩戴者身上，電子腳銬佩戴者處于跑步狀 態(tài)，通過加速度計72采集到該電子腳銬佩戴者在x軸、y軸和z軸三個方向上的加速度，（見 圖3)。無論如何固定電子腳銬，總有至少一個軸的方向上具有相對較大的周期性加速度變 化，當加速度計72測得的垂直方向的加速度超過另外兩個重力加速度時，認為電子腳銬佩 戴者行進了一步。檢測該方向的峰值并針對三個軸上的加速度進行動態(tài)閾值決策算法，用 以檢測電子腳銬佩戴者的每步距離和跑步周期。
[0040] 加速度計72采集運動過程中的加速度，電子腳銬佩戴者每行進一步，將其步數(shù)記 錄一步。人類每步步長平均〇. 6?0. 7米，根據(jù)距離公式：距離=步數(shù)X每步距離，計算得 到距離參數(shù)。
[0041] 電子腳銬佩戴者的每步距離取決于電子腳銬佩戴者的速度和身高，如果電子腳銬 佩戴者身材較高或以較快速度跑步，步長就會較長，則設置每2秒更新一次距離、速度參 數(shù)。因此，我們使用每2秒計數(shù)到的步數(shù)判斷當前跨步長度。下表顯示了用于判斷當前跨 步長度的實驗數(shù)據(jù)。
[0042] 以下就是跨步長度與速度（每2秒步數(shù)）和身高的關系：
[0043]

【權利要求】
1. 電子腳銬，其特征在于，包括用于佩戴在被監(jiān)控用戶身上的條狀綁縛帶（1)，所述綁 縛帶（1)的端部設有鎖緊裝置（2)，所述綁縛帶（1)的尾部穿過鎖緊裝置（2)并固定形成銬 環(huán)，所述綁縛帶（1)內(nèi)嵌有環(huán)繞設置的用于監(jiān)測綁縛帶是否斷開的柔性導電線纜（10)，所 述鎖緊裝置（2)上設置有用于將電子腳銬佩戴者的定位信息發(fā)送至警用服務器（9)的監(jiān)控 裝直。
2. 如權利要求1所述電子腳銬，其特征在于，所述監(jiān)控裝置包括處理器模塊（3)，所述 處理器模塊（3)還分別連接有定位模塊、無線通訊模塊（4)、斷裂感應模塊（5)和電源模塊 (6)； 所述定位模塊用于獲取電子腳銬佩戴者的位置信息和姿態(tài)信息，并將所述位置信息和 姿態(tài)信息發(fā)送至處理器模塊（3);所述處理器模塊（3)用于接收定位模塊發(fā)送的所述位置 信息和姿態(tài)信息，并根據(jù)所述位置信息和姿態(tài)信息得到定位信息；所述斷裂感應模塊（5) 用于獲取所述綁縛帶內(nèi)柔性導電線纜（10)是否被破壞的斷裂信息，并將所述斷裂信息發(fā) 送至理器模塊（3);所述電源模塊（6)用于為處理器模塊（3)提供電量，并將電量信息發(fā)送 至處理器模塊（3);所述無線通訊模塊（4)用于將處理器模塊（3)獲取的所述定位信息、斷 裂信息和電量信息發(fā)送至警用服務器（9)。
3. 如權利要求2所述電子腳銬，其特征在于，所述定位模塊包括分別與處理器模塊（3) 連接的傳感器定位裝置（7)和衛(wèi)星導航定位裝置（8)，所述傳感器定位裝置（7)用于采集目 標在非收星狀態(tài)下的姿態(tài)信息，所述衛(wèi)星導航定位裝置（8)用于采集目標在收星狀態(tài)下的 位置信息。
4. 如權利要求3所述電子腳銬，其特征在于，所述傳感器定位裝置（7)包括分別與處理 器模塊（3)連接的陀螺儀（71)、加速度計（72)、電子羅盤（73)和氣壓計（74); 其中，所述陀螺儀（71)用于獲取電子腳銬佩戴者轉動的角速度，通所述過角速度得到 其轉動的角度；所述加速度計（72)用于獲取電子腳銬佩戴者在運動過程中的加速度，通過 該所述加速度得到其移動距離；所述電子羅盤（73)用于獲取電子腳銬佩戴者的真實地磁 值，通過所述地磁值得到其方向角；所述氣壓計（74)用于獲取電子腳銬佩戴者的氣壓和溫 度，通過所述氣壓和溫度得到其絕對高程值。
5. 如權利要求1至4中任意一項所述電子腳銬的使用方法，其特征在于，在所述警用服 務器（9)上設置電子腳銬佩戴者的允許活動區(qū)域，將由電子腳銬獲取的電子腳銬佩戴者的 定位信息發(fā)送至警用服務器（9)， 若警用服務器（9)檢測到電子腳銬佩戴者不處于上述設定的允許活動區(qū)域內(nèi)，則警用 服務器（9)立即發(fā)出報警信號；若警用服務器（9)檢測到電子腳銬佩戴者位于允許活動區(qū) 域內(nèi)，則警用服務器（9)不發(fā)出報警信號。
6. 如權利要求5所述電子腳銬的使用方法，其特征在于，當電子腳銬佩戴者處于正常 收星定位狀態(tài)時，電子腳銬通過其內(nèi)部設置的衛(wèi)星導航定位裝置（8)來獲取電子腳銬佩戴 者的位置信息，所述位置信息經(jīng)處理器模塊（3)處理后，得到電子腳銬佩戴者的室外定位 信息。
7. 如權利要求6所述電子腳銬的使用方法，其特征在于，當電子腳銬佩戴者處于非正 常收星定位狀態(tài)時，電子腳銬通過其內(nèi)部設置的傳感器定位裝置（7)來獲取電子腳銬佩戴 者的姿態(tài)信息，所述姿態(tài)信息經(jīng)處理器模塊（3)處理后，得到電子腳銬佩戴者的室內(nèi)定位 信息。
8. 如權利要求7所述電子腳銬的使用方法，其特征在于，所述姿態(tài)信息包括電子腳銬 佩戴者的角速度、運動距離和運動速度、方位角和距離水平面的高度； 其中，由陀螺儀（71)獲取電子腳銬佩戴者的角速度，由加速度計（72)獲取電子腳銬 佩戴者的運動距離和運動速度，由電子羅盤（73)獲取電子腳銬佩戴者的方位角，由氣壓計 (74)獲取電子腳銬佩戴者距離水平面的高度。
9. 如權利要求5至8中任意一項所述使用方法，其特征在于，當所述電子腳銬的綁縛帶 (1)及其內(nèi)設置的柔性導電線纜（10)發(fā)生斷裂時，所述電子腳銬內(nèi)的斷裂感應模塊（5)便 獲取到所述柔性導電線纜（10)被破壞的已斷裂信息，并將所述已斷裂信息通過處理器模 塊（3)和無線通訊模塊（4)發(fā)送至警用服務器（9)。
10. 如權利要求5或6所述使用方法，其特征在于，當所述電子腳銬的電量低于預設值 時，所述電子腳銬內(nèi)的電源模塊（6)將其獲取到的低電量信息通過處理器模塊（3)和無線 通訊模塊（4)發(fā)送至警用服務器（9)。
【文檔編號】G01S19/49GK104265093SQ201410546446
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權日:2014年10月15日
【發(fā)明者】周文益, 張科偉, 粱奮強, 秦華偉, 王正, 林博恒, 王向江 申請人:西安航天華迅科技有限公司