一种户外实时定位通讯系统技术方案

本发明专利技术公开了一种户外实时定位通讯系统，包括至少一个手环和网关，GPS对个体用户进行实时定位，通过ZigBee、蓝牙以及3G通讯之间的数据交换，保证户外活动中人员的位置信息可以由亲属或朋友实时查询；在3G/4G、GPS信号盲区，利用ZigBee自身作为定位锚点仍可实现网内互通与定位；网关将手环个体的数据信息通过采集与处理，可将每个手环携带者的位置信息发送至网关携带者的移动终端，便于其观察群体中每位成员的位置信息，进而对群体进行管理，保证个体安全；还可记录并通过数据交换上传个体的行走轨迹，便于找回户外活动中走失的个体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线传输领域，具体涉及一种户外实时定位通讯系统。
技术介绍
近年来，在户外群体活动(如旅游、徒步、骑行等)中，时常发生人员走散、迷路甚至失踪等事件。2014年3月20日，崂山一驴友失踪五天，家属查看景区监控未见身影。2014年8月中旬，5位驴友在网上相约集体前往黑竹沟景区探险，在景区迷路，3名驴友失联，至今下落不明。2015年5月9日，8名游客被困龙洞风景区，救援队伍上山搜救四次，失踪的8名游客仍未找到。频繁发生的户外意外事故给安全问题敲响了警钟。分析目前国内户外群体活动的发展现状，由于在户外活动如旅游、户外探险中，通讯信号时有时无，致使个体在出现事故时因不能得到及时营救而发生意外。目前用于户外活动的定位设备主要有手持导航仪、电话手表等。手持导航仪由于仅仅可以定位使用者自己，无法对他人进行定位，且无法实现通讯，在个体迷路时也无法实现群体间的沟通互助，在群体户外活动中也不能很有效地解决安全问题。电话手表在无网络信号时也无法实现定位功能。ZigBee是用于近距离、低复杂度、自组织、低功耗、高数据速率和低成本应用的无线连网标准，并且是一种具有广泛工业支持的开放标准，由不同的制造商制造的ZigBee设备能相互操作。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述技术的不足，提供一种户外实时定位通讯系统，能够应用于户外群体活动的实时定位和实时通信，即使在无第三方网络支持的情况下，也能保证户外群体内的互联互通。为实现上述目的，本专利技术所设计的户外实时定位通讯系统，包括至少一个手环和网关，每个手环包括手环本体、分别设置于手环本体内的手环ZigBee模块和手环GPS模块、分别设置于手环本体表面上的报警按钮和报警显示单元、及设置于手环本体内向手环供电的手环电源模块，手环GPS模块、报警按钮和报警显示单元分别与手环ZigBee模块相连;所述网关包括处理器、与处理器相连的网关ZigBee模块、与网关ZigBee模块相连的网关GPS、通过网关蓝牙模块或网关WIFI模块与处理器相连的网关携带者的移动终端，以及给网关供电的网关电源模块；每个手环ZigBee模块与网关ZigBee模块共同组建通讯局域网，手环GPS模块和网关GPS模块分别用于获取手环携带者和网关携带者的位置信息，手环ZigBee模块用于接收手环GPS模块和报警按钮发送过来的数据信息，网关ZigBee模块用于接收各手环ZigBee模块和网关GPS模块发送过来的数据信息，处理器用于处理网关ZigBee模块和网关携带者的移动终端发送过来的数据信息。进一步地，所述手环GPS通过手环蓝牙模块与手环携带者的移动终端相连。进一步地，所述报警显示单元包括LED灯、振动器和蜂鸣器中的至少一种，LED灯、振动器和蜂鸣器分别与手环ZigBee模块相连。进一步地，所述手环本体包括手环上段本体和手环下段本体，手环上段本体和手环下段本体通过铰链相连接。进一步地，所述网关还包括与处理器相连的SD卡模块，SD卡模块通过3G模块与Internet 相连。进一步地，所述处理器采用的是STM32处理器，网关WIFI模块的CE脚、SO脚、SI脚和SCK脚分别接STM32处理器的73脚PB12、75脚PB14、76脚PB15及74脚roi3;网关蓝牙模块的RX脚和TX脚分别接STM32处理器的70脚PB 11及69脚PB 1。进一步地，所述网关ZigBee模块和所述每个手环ZigBee模块通过以下方式进行抗同频干扰:空闲信道评估技术、或动态信道选择技术、或信道算法技术、或直序扩频技术、或跳频扩频技术、或应答重传和帧缓存技术。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:1、6?5对个体用户进行实时定位，通过2188的、蓝牙以及36通讯之间的数据交换，保证户外活动中人员的位置信息可以由亲属或朋友实时查询；2、在一些情况恶劣的自然环境下，可能是3G/4G、GPS信号盲区，利用ZigBee自身作为定位锚点仍可实现网内互通与定位；3、可记录并通过数据交换上传个体的行走轨迹，便于找回户外活动中走失的个体；4、网关将手环个体的数据信息通过采集与处理，可将每个手环携带者的位置信息发送至网关携带者的移动终端，便于其观察群体中每位成员的位置信息，进而对群体进行管理，保证个体安全；5、ZigBee通讯技术解决了跨境旅游时通讯资费高的问题。【附图说明】图1为本专利技术户外实时定位通讯系统中手环结构示意图；图2为本专利技术户外实时定位通讯系统中网关结构示意图；图3为本专利技术户外实时定位通讯系统的系统关联图；图4为WIFI模块电路图；图5为蓝牙模块电路图；图6为Zigbee模块电路图；图7为SD卡模块电路图；图8为STM32处理器模块电路图。图中各部件标号如下:手环GPS模块1、手环ZigBee模块2、手环蓝牙模块3、手环电源模块4、振动器5、蜂鸣器6、LED灯7、报警按钮8、铰链9、手环本体1、电源开关11。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的户外实时定位通讯系统包括至少一个手环和网关，如图1所示为手环结构不意图，如图2所不为网关结构不意图。如图1所示每个手环包括手环本体10、手环ZigBee模块2、手环GPS模块1、手环蓝牙模块3、报警按钮8、报警显示单元、电源开关11及给手环供电的手环电源模块4，报警显示单元包括LED灯7、振动器5和蜂鸣器6中的至少一种，本实施例中LED灯7、振动器5和蜂鸣器6三者都包括;手环本体10包括手环上段本体和手环下段本体，手环上段本体和手环下段本体通过铰链9相连接。手环ZigBee模块2、手环GPS模块1、手环蓝牙模块3及手环电压模块4均设置在手环本体10内，电源开关11、报警按钮8及LED灯7、振动器5和蜂鸣器6均设置在手环本体10表面上，手环GPS模块1、报警按钮8、LED灯7、振动器5和蜂鸣器6分别与手环ZigBee模块2相连，手环GPS模块I与手环蓝牙模块3，手环蓝牙模块3与手环携带者移动终端的蓝牙模块相连；如图2所不为网关结构不意图，包括STM32处理器、网关ZigBeeI^块、网关GPS、网关蓝牙模块、网关WIFI模块、SD卡模块、3G模块、网关携带者移动终端及给网关供电的网关电源模块，网关ZigBee模块、SD卡模块、网关蓝牙模块和网关WIFI模块均与STM32处理器相连，网关GPS与网关ZigBee模块相连，SD卡模块通过3G模块与外部的Internet相连，网关蓝牙模块和网关WIFI模块分别与网关携带者移动终端的蓝牙模块和WIFI模块相连。结合图3所示，每个手环ZigBee模块与网关ZigBee模块共同组建通讯局域网，网关是整个局域网的核心，它主导局域网的建立，局域网主要负责本地信息的传输。手环GPS模块和网关GPS模块分别用于获取手环携带者和网关携带者的位置信息，分别将位置信息通过手环ZigBee模块和网关ZigBee模块上传到局域网。手环ZigBee模块用于接收手环GPS模块和报警按钮发送过来的数据信息，网关ZigBee模块用于接收各手环ZigBee模块和网关GPS模块发送过来的数据信息，STM32处理器用于处理网关ZigBee模块和网关携带者的移动终端发送过来的数据信息。网关ZigBee模块用于接收各手环ZigBee模块和网关GPS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种户外实时定位通讯系统，包括至少一个手环和网关，其特征在于：每个手环包括手环本体、分别设置于手环本体内的手环ZigBee模块和手环GPS模块、分别设置于手环本体表面上的报警按钮和报警显示单元、及设置于手环本体内向手环供电的手环电源模块，手环GPS模块、报警按钮和报警显示单元分别与手环ZigBee模块相连；所述网关包括处理器、与处理器相连的网关ZigBee模块、与网关ZigBee模块相连的网关GPS、通过网关蓝牙模块或网关WIFI模块与处理器相连的网关携带者移动终端，以及给网关供电的网关电源模块；每个手环ZigBee模块与网关ZigBee模块共同组建通讯局域网，手环GPS模块和网关GPS模块分别用于获取手环携带者和网关携带者的位置信息，手环ZigBee模块用于接收手环GPS模块和报警按钮发送过来的数据信息，网关ZigBee模块用于接收各手环ZigBee模块和网关GPS模块发送过来的数据信息，处理器用于处理网关ZigBee模块和网关携带者移动终端发送过来的数据信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪威，丁善婷，何小凡，孔德靖，黄飞，孙黄江，张梦旭，王磊，黄灿，周春晓，王俊，钟毓宁，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42