本發(fā)明涉及無線通信及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種分布式定位系統(tǒng)及應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

兒童、老人、寵物走失頻頻發(fā)生，給家庭和社會(huì)帶來一系列嚴(yán)重問題。日常物品和貴重物資的遺失，也給人們生活帶來不便。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了若干針對(duì)老人和兒童的定位手表產(chǎn)品，或針對(duì)物品的電子防丟器，但這些產(chǎn)品往往因?yàn)樵O(shè)計(jì)和成本上的問題，并不能達(dá)到預(yù)期效果。比如定位手表，其操作復(fù)雜，老人孩子使用困難；體積大，佩戴明顯，容易被不法分子發(fā)現(xiàn)并拆卸破壞，導(dǎo)致搜尋線索中斷；功耗大，需要經(jīng)常充電；價(jià)格昂貴，很多家庭承受不起等。而電子防丟器一般通過檢測(cè)與手機(jī)的無線信號(hào)強(qiáng)弱和通斷關(guān)系而進(jìn)行聲光報(bào)警，且只有幾米到幾十米的距離，應(yīng)用場(chǎng)景十分有限。

因此迫切需要一種技術(shù)手段，能夠更好地解決對(duì)兒童、老人、寵物、重要物品的定位問題。采用基于藍(lán)牙技術(shù)的信標(biāo)設(shè)備，配合探測(cè)節(jié)點(diǎn)、智能移動(dòng)終端和互聯(lián)網(wǎng)，可以更好地解決上述問題，有其他方式所沒有的優(yōu)點(diǎn)：

①固定監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)可對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行覆蓋，有效實(shí)現(xiàn)定位；

②智能終端數(shù)量大，安裝探測(cè)APP后可作為流動(dòng)的探測(cè)節(jié)點(diǎn)，與固定監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成全方位、立體式的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；

③信標(biāo)設(shè)備體積小，佩戴隱蔽；

④功耗低，紐扣電池供電可用數(shù)月甚至數(shù)年；

⑤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，成本低；

⑥可通過移動(dòng)終端或PC機(jī)靈活方便地查看目標(biāo)位置及軌跡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種分布式定位系統(tǒng)及應(yīng)用方法，以解決對(duì)兒童、老人、寵物及貴重物品的定位問題。

本發(fā)明系統(tǒng)包括信標(biāo)設(shè)備、移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)終端、APP探測(cè)軟件、固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、交換機(jī)、路由器、局域網(wǎng)防火墻、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、管理軟件等，其中：

所述信標(biāo)設(shè)備，其配置為包含低功耗藍(lán)牙模塊，其中，所述信標(biāo)周期性發(fā)射定制的藍(lán)牙廣播信息，在廣播范圍內(nèi)的移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)終端能夠監(jiān)測(cè)到該廣播信息，并上報(bào)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；

所述移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)，其配置為包含藍(lán)牙天線模塊、藍(lán)牙基帶模塊、微處理器、無線通信模塊、Sim卡、通信天線、外設(shè)模塊及供電模塊，其中，藍(lán)牙天線模塊用于探測(cè)接收信標(biāo)設(shè)備的藍(lán)牙廣播信息，包含2.4G外置天線及低噪聲放大器LNA，以提高接收靈敏度及增益，擴(kuò)大探測(cè)范圍；所述藍(lán)牙基帶模塊用于對(duì)藍(lán)牙信息的基本處理；所述微處理器采用嵌入式處理器，用于廣播信息的解析、打包、加密處理以及設(shè)備動(dòng)作的控制；所述無線通信模塊可采用GSM/GPRS、WCDMA、LTE等通信方案，用于發(fā)送和接收藍(lán)牙嗅探設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)；所述Sim卡根據(jù)通信模塊支持類型選擇，卡號(hào)從所選移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商獲??；所述通信天線采用外置天線，根據(jù)通信模塊支持類型選擇；所述外設(shè)模塊包含開關(guān)、LED及蜂鳴器，用來進(jìn)行開關(guān)機(jī)及工作狀態(tài)指示；所述供電模塊，為置于所述藍(lán)牙掃描設(shè)備內(nèi)部的可充電電池，或者所述供電模塊為外部供電接口模組；

所述固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)，包括有線版和WiFi版兩種類型；其中，固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)有線版其配置為包含藍(lán)牙天線模塊、藍(lán)牙基帶模塊、微處理器、有線網(wǎng)絡(luò)模塊、有線網(wǎng)口、外設(shè)模塊及供電模塊，其中，藍(lán)牙天線模塊用于探測(cè)接收信標(biāo)設(shè)備的藍(lán)牙廣播信息，包含2.4G外置天線及低噪聲放大器LNA，以提高接收靈敏度及增益，擴(kuò)大探測(cè)范圍；所述藍(lán)牙基帶模塊用于對(duì)藍(lán)牙信息的基本處理；所述微處理器采用嵌入式處理器，用于廣播信息的解析、打包、加密處理以及設(shè)備動(dòng)作的控制；所述有線網(wǎng)絡(luò)模塊可支持TCP/IP等協(xié)議，用于發(fā)送和接收藍(lán)牙嗅探設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)；所述外設(shè)模塊包含開關(guān)、LED及蜂鳴器，用來進(jìn)行開關(guān)機(jī)及工作狀態(tài)指示；所述供電模塊，為置于所述藍(lán)牙掃描設(shè)備內(nèi)部的可充電電池，或者所述供電模塊為外部供電接口模組；考慮到供電系統(tǒng)的魯棒性，可采用充電電池與外部供電相結(jié)合的方式，一般使用外部供電，停電的情況下自動(dòng)啟用內(nèi)置電池供電，這并非本發(fā)明重點(diǎn)，不再贅述；

固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)WiFi版其配置為包含藍(lán)牙天線模塊、藍(lán)牙基帶模塊、微處理器、無線WiFi模塊、WiFi天線、外設(shè)模塊及供電模塊，其中藍(lán)牙天線模塊、藍(lán)牙基帶模塊、微處理器、外設(shè)模塊和供電模塊與有線版相同，所述無線WiFi模塊可支持802.11等協(xié)議，用于發(fā)送和接收探測(cè)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)；所述WiFi天線為外置天線，需要與藍(lán)牙天線模塊分開一定距離，以減小互相干擾；

所述移動(dòng)終端的操作系統(tǒng)為IOS7.1及以上版本，或Android4.3及以上版本，具備藍(lán)牙及地理定位功能；

所述APP探測(cè)軟件安裝在所述移動(dòng)終端上，包括信標(biāo)配置、藍(lán)牙嗅探、信息處理、與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通信等功能；

所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是信息中樞，包括用戶、信標(biāo)設(shè)備、探測(cè)節(jié)點(diǎn)、定位信息數(shù)據(jù)庫，以及管理配置、信息處理、權(quán)限控制等功能，可部署在自建服務(wù)器或者云服務(wù)器上；

所述管理軟件是用戶交互入口，包括用戶登錄、信標(biāo)設(shè)備管理、定位信息處理、服務(wù)器通信等功能，可以采用APP或者Web的方式，通過移動(dòng)端或者PC訪問使用。

本發(fā)明提供的定位系統(tǒng)包括以下運(yùn)行步驟：

步驟1：信標(biāo)設(shè)備周期性發(fā)送藍(lán)牙信標(biāo)消息；

步驟2：信標(biāo)設(shè)備的UUID信息注冊(cè)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，并通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)到網(wǎng)絡(luò)中的各探測(cè)節(jié)點(diǎn)，以及安裝有APP探測(cè)軟件的移動(dòng)終端；

步驟3：當(dāng)信標(biāo)設(shè)備進(jìn)入移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的探測(cè)范圍時(shí)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)嗅探到藍(lán)牙廣播信息，對(duì)此信息進(jìn)行解析，與探測(cè)節(jié)點(diǎn)ID信息、當(dāng)前時(shí)間信息進(jìn)行打包并加密處理，然后通過無線通信模塊發(fā)送到移動(dòng)基站，進(jìn)而發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；

當(dāng)信標(biāo)設(shè)備進(jìn)入固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的探測(cè)范圍時(shí)，探測(cè)節(jié)點(diǎn)嗅探到藍(lán)牙廣播信息，對(duì)此信息進(jìn)行解析，與探測(cè)節(jié)點(diǎn)ID信息、當(dāng)前時(shí)間信息進(jìn)行打包并加密處理，然后通過有線網(wǎng)絡(luò)模塊或無線WiFi模塊進(jìn)行傳輸，經(jīng)交換機(jī)、路由器、局域網(wǎng)防火墻等發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；

當(dāng)信標(biāo)設(shè)備進(jìn)入安裝有APP探測(cè)軟件的移動(dòng)終端探測(cè)范圍時(shí)，移動(dòng)終端可嗅探到藍(lán)牙信標(biāo)消息，進(jìn)行解析、處理，并從移動(dòng)終端獲取時(shí)間、地理位置信息，一并上報(bào)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；

步驟4：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收到移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)或固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的信息，進(jìn)行解密、解包，并根據(jù)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的ID信息從數(shù)據(jù)庫中獲取該探測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)安裝的地理位置信息，然后轉(zhuǎn)換成信標(biāo)設(shè)備的UUID信息、探測(cè)時(shí)間、地點(diǎn)數(shù)據(jù)包，以作進(jìn)一步處理；

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收到移動(dòng)終端發(fā)來的信息，進(jìn)行解密、解包，得到信標(biāo)設(shè)備的UUID信息、探測(cè)時(shí)間、地點(diǎn)數(shù)據(jù)包，以作進(jìn)一步處理；

步驟5：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器將從移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)終端手機(jī)來的信標(biāo)設(shè)備UUID信息、時(shí)間、地點(diǎn)信息處理成用戶關(guān)心的數(shù)據(jù)，包括但不限于位置、軌跡、熱圖等信息，并設(shè)定查看管理權(quán)限；

步驟6：用戶通過移動(dòng)終端、PC機(jī)登錄管理軟件，查看信標(biāo)設(shè)備的位置信息；

步驟7：用戶通過管理軟件，對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、對(duì)信標(biāo)設(shè)備進(jìn)行管理配置。

本發(fā)明一種分布式定位系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)和固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)可部署在車站、學(xué)校、社區(qū)、工廠等關(guān)鍵地理位置處，實(shí)現(xiàn)人及物品的定位；

（2）移動(dòng)終端為用戶基數(shù)大，通過安裝軟件方式，使之成為流動(dòng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)，方便實(shí)現(xiàn)更大密度的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；

（3）信標(biāo)設(shè)備功耗低，紐扣電池供電可使用數(shù)月甚至數(shù)年，避免頻繁充電煩惱；

（4）信標(biāo)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，成本低廉，便于推廣；

（5）可通過移動(dòng)終端或PC機(jī)靈活方便地查看目標(biāo)位置及軌跡。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)有線版的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)WiFi版的整體結(jié)構(gòu)圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的定位系統(tǒng)示意圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例的APP探測(cè)軟件架構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器架構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的管理軟件架構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

參照?qǐng)D4，本實(shí)施例中，信標(biāo)設(shè)備201為穿戴在兒童身上的防丟手環(huán)；移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)202部署在幼兒園門口；固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)有線版206部署在車站，固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)WiFi版207部署在商場(chǎng)；移動(dòng)終端203由老師攜帶，為IOS智能手機(jī)，系統(tǒng)版本為IOS7.1，其上裝有藍(lán)牙探測(cè)APP軟件204；移動(dòng)終端214由家長(zhǎng)攜帶，為IOS智能手機(jī)，系統(tǒng)版本為IOS7.1，其上裝有移動(dòng)版管理軟件209;臺(tái)式機(jī)215安裝在警務(wù)辦公室，可訪問web版管理軟件210。

移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)202探測(cè)到的信標(biāo)數(shù)據(jù)可以通過無線通信基站205上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208，移動(dòng)終端203通過APP軟件204探測(cè)信標(biāo)201，也通過無基站205上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208。

固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)有線版206，或固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)WiFi版207探測(cè)到的信標(biāo)數(shù)據(jù)經(jīng)過交換機(jī)211、路由器212、局域網(wǎng)防火墻213上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208。

用戶可通過移動(dòng)版管理軟件209，或web版管理軟件210，查看、管理信標(biāo)設(shè)備、探測(cè)節(jié)點(diǎn)、定位信息等。

藍(lán)牙探測(cè)APP軟件204的架構(gòu)如圖5所示，包括信標(biāo)配置、藍(lán)牙嗅探、信息處理、服務(wù)器通信等幾大功能模塊。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208的架構(gòu)如圖6所示，包括信息處理、管理配置、權(quán)限控制、用戶數(shù)據(jù)庫、信標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)庫、探測(cè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫、定位信息數(shù)據(jù)庫等幾大功能模塊。

管理軟件209、210的架構(gòu)如圖7所示，包括用戶登錄、信標(biāo)設(shè)備管理、服務(wù)器通信、定位信息處理等幾大功能模塊。

本實(shí)施例工作流程如下：

兒童佩戴的防丟手環(huán)201周期性地向周圍發(fā)送藍(lán)牙信標(biāo)消息，其UUID信息注冊(cè)登記在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208，并下載到移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)202、移動(dòng)終端203、固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)有線版206及固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)無線版207。

當(dāng)兒童佩戴著防丟手環(huán)201走到幼兒園門口時(shí)，移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)202嗅探到201的藍(lán)牙廣播信息，對(duì)此信息進(jìn)行解析，將藍(lán)牙廣播信息、本探測(cè)節(jié)點(diǎn)ID信息、當(dāng)前時(shí)間信息進(jìn)行打包、加密處理，然后通過無線通信模塊發(fā)送到基站，進(jìn)而發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208接收到移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)202發(fā)來的信息，進(jìn)行解密、解包，并根據(jù)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的ID信息從數(shù)據(jù)庫中獲取該探測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)安裝的地理位置信息，從而得到兒童此時(shí)所在的地理位置信息。

當(dāng)兒童佩戴著防丟手環(huán)201走到老師身邊時(shí)，老師攜帶的移動(dòng)終端203監(jiān)測(cè)到201的廣播消息，通過APP 204發(fā)送監(jiān)測(cè)到的手環(huán)201的廣播信息、當(dāng)前時(shí)間、地點(diǎn)等信息到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208更新監(jiān)測(cè)結(jié)果信息數(shù)據(jù)庫。

當(dāng)兒童佩戴著防丟手環(huán)201在車站，經(jīng)過部署在車站的固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)有線版206時(shí)，206會(huì)探測(cè)到201的廣播消息，并對(duì)此信息進(jìn)行解析，將藍(lán)牙廣播信息、本探測(cè)節(jié)點(diǎn)ID信息、當(dāng)前時(shí)間信息進(jìn)行打包、加密處理，通過車站的有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208；208接收到探測(cè)節(jié)點(diǎn)206發(fā)來的信息，進(jìn)行解密、解包，并根據(jù)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的ID信息從數(shù)據(jù)庫中獲取該探測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)安裝的地理位置信息，從而得到兒童此時(shí)所在的地理位置信息。

當(dāng)兒童佩戴著防丟手環(huán)201在商場(chǎng)，經(jīng)過部署在商場(chǎng)的固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)WiFi版207時(shí)，207會(huì)探測(cè)到201的廣播消息，對(duì)此信息進(jìn)行解析，將藍(lán)牙廣播信息、本探測(cè)節(jié)點(diǎn)ID信息、當(dāng)前時(shí)間信息進(jìn)行打包、加密處理，通過WiFi網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器208接收到探測(cè)節(jié)點(diǎn)207發(fā)來的信息，進(jìn)行解密、解包，并根據(jù)探測(cè)節(jié)點(diǎn)的ID信息從數(shù)據(jù)庫中獲取該探測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)安裝的地理位置信息，從而得到兒童此時(shí)所在的地理位置信息。

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器206將從移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)終端手機(jī)來的信標(biāo)設(shè)備UUID信息、時(shí)間、地點(diǎn)信息進(jìn)行處理，得到該兒童所在位置、以及過往行動(dòng)軌跡。

家長(zhǎng)通過移動(dòng)終端214登錄移動(dòng)端管理軟件209，查看兒童所在位置及軌跡。

警務(wù)人員通過臺(tái)式機(jī)215登錄PC端管理軟件209，可查看兒童所在位置及軌跡，對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、信標(biāo)設(shè)備進(jìn)行管理配置。

類似的，用戶還可以通過相同的方式實(shí)現(xiàn)寵物、貴重物品等的防丟與搜尋管理等服務(wù)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的定位系統(tǒng)及應(yīng)用方法有如下有益效果：利用移動(dòng)網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)和固網(wǎng)探測(cè)節(jié)點(diǎn)可對(duì)目標(biāo)地理位置附近進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)覆蓋；移動(dòng)終端作為流動(dòng)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)一步增加監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍；對(duì)信標(biāo)設(shè)備要求低，功耗低，體積小，成本低廉，佩戴隱蔽性好；可通過移動(dòng)終端或PC機(jī)靈活方便地查看目標(biāo)位置及軌跡。

以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。