一种具有室内导航功能的系统及监护器

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一种具有室内导航功能的系统及监护器\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种具有室内导航功能的系统及监护器。\n背景技术\n[0002] 对于年幼的小孩，家长总是会为不能随时了解到小孩的情况而担心和不安，并希望能够更多的了解小孩的活动情况。目前出现的各类监护器，可根据需要通过信息拾取装置如摄像头等拾取被监护的小孩的图片信息、声音信息、视频信息等信息，并将拾取的信息发送给位于家长手中的监护器中，从而使得家长能够实时的了解到被监护的小孩的活动情况。\n[0003] 现有的监护器的缺陷在于，当被监护的小孩独处一室时，家长并不能够实时的了解到被监护的小孩当前活动的位置，并不知道被监护的小孩是否靠近门窗等较为危险的地方以及小孩是否爬高到可能产生的危险地方，且现有的监护器并不能够显示被监护的小孩在房间内的逗留情况而使家长了解到被监护的小孩的活动特性。\n发明内容\n[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种具有室内导航功能的系统及监护器，使家长能够实时了解被监护的小孩或者宠物等当前活动的位置，并知道被监护的被监护的小孩或者宠物等是否处于较为危险的区域以及了解到被监护的小孩或者宠物等的活动特性。\n[0005] 为解决上述问题，本发明实施例提供了一种具有室内导航功能的监护系统，包括监护器和至少一个感测器，其中：\n[0006] 感测器，用于感测得到第一物体的运动轨迹数据，并对所述第一物体的运动轨迹数据进行处理得到所述第一物体的空间坐标值及方向值，所述第一物体的运动轨迹数据包括：三维加速度数据和/或三维陀螺仪数据；\n[0007] 监护器，用于接收所述第一物体的空间坐标值及方向值，并根据监护器内预先设置的空间布局图，对所述第一物体的空间坐标值及方向值进行处理得到所述第一物体在所述空间布局图中的位置信息，并根据所述位置信息显示所述第一物体在所述空间布局图中的位置。\n[0008] 进一步的，所述感测器还用于感测得到初始运动轨迹数据，并对所述初始运动轨迹数据进行处理得到初始空间坐标值及方向值，所述初始运动轨迹数据包括：初始三维加速度数据和/或初始三维陀螺仪数据；\n[0009] 所述监护器还用于对所述初始空间坐标值及方向值进行处理生成空间布局图。\n[0010] 进一步的，所述第一物体的运动轨迹数据还包括：三维地磁仪数据和/或气压计数据；\n[0011] 所述初始运动轨迹数据还包括：三维地磁仪数据和/或气压计数据。\n[0012] 进一步的，所述监护器还用于设置危险区域和预警参数值，并判断所述第一物体是否处于危险区域，或者其空间坐标值及方向值是否处于设置的所述预警参数值中，若是，则进行报警提示，所述报警提示包括：发声报警提示、发光报警提示、震动报警提示中的任一种或多种。\n[0013] 进一步的，所述监护器还用于保存所述第一物体的位置信息。\n[0014] 进一步的，所述具有室内导航功能的监护系统还包括至少一个标定器，用于向所述感测器发送通知信息；\n[0015] 所述感测器还用于根据所述通知信息生成位置校正信息；\n[0016] 所述监护器还用于获取所述位置校正信息，并根据所述位置校正信息对所述第一物体在所述空间布局图中的位置信息进行校正。\n[0017] 相应的，本发明实施例提供了一种具有室内导航功能的监护器，包括：\n[0018] 接收单元，用于接收感测器对其感测得到的第一物体的运动轨迹数据进行处理得到的所述第一物体的空间坐标值及方向值，所述第一物体的运动轨迹数据包括：三维加速度数据和/或三维陀螺仪数据；\n[0019] 数据处理单元，用于根据监护器内预先设置的空间布局图，对所述第一物体的空间坐标值及方向值进行处理得到所述第一物体在所述空间布局图中的位置信息；\n[0020] 显示单元，用于根据所述位置信息显示所述第一物体在所述空间布局图中的位置。\n[0021] 进一步的，所述接收单元还用于接收所述感测器对其感测得到的初始运动轨迹数据进行处理得到的初始空间坐标值及方向值，所述初始运动轨迹数据包括：初始三维加速度数据和/或初始三维陀螺仪数据；\n[0022] 所述数据处理单元还用于对所述初始空间坐标值及方向值进行处理生成空间布局图。\n[0023] 进一步的，所述第一物体的运动轨迹数据还包括：三维地磁仪数据和/或气压计数据；\n[0024] 所述初始运动轨迹数据还包括：三维地磁仪数据和/或气压计数据。\n[0025] 进一步的，还包括：\n[0026] 所述数据处理单元还用于设置危险区域和预警参数值；\n[0027] 判断单元，用于判断所述第一物体的空间是否处于危险区域，或者其坐标值及方向值是否处于设置的所述危险区域中；\n[0028] 报警提示单元，用于当所述判断单元判断结果为是时，进行报警提示，所述报警提示包括：发声报警提示、发光报警提示、震动报警提示中的任一种或多种。\n[0029] 进一步的，还包括：存储单元，用于保存所述第一物体的位置信息。\n[0030] 进一步的，所述接收单元还用于接收感测器根据标定器发送的通知信息生成的位置校正信息；\n[0031] 所述监护器还包括：\n[0032] 位置校正单元，用于根据所述位置校正信息对所述第一物体在所述空间布局图中的位置信息进行校正。\n[0033] 在本发明实施例中，通过将被监护的小孩或者宠物等的位置显示在预先设置的空间布局图中，使得监护人可随时了解到被监护的小孩或者宠物等所处的位置，并通过在空间布局图中设置危险区域的方式，使得被监护的小孩或者宠物等位于危险区域时，能够及时的通知监护人，使得监护人能够及时的赶到被监护的小孩或者宠物等身边从而避免危险的发生。另外，当被监护的小孩或者宠物等位于架床下等隐蔽的位置时，监护人也能够快速准确的找到。\n附图说明\n[0034] 图1是本发明实施例的具有室内导航功能的监护系统的原理框图；\n[0035] 图2是本发明实施例的具有室内导航功能的监护器的原理框图。\n具体实施方式\n[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，都属于本发明保护的范围。\n[0037] 图1是本发明实施例的具有室内导航功能的监护系统的结构组成示意图。如图1所示，该系统包括：监护器2和至少一个感测器1，其中：\n[0038] 所述感测器1用于感测得到第一物体的运动轨迹数据，并对所述第一物体的运动轨迹数据进行处理得到所述第一物体的空间坐标值及方向值，所述第一物体的运动轨迹数据包括：三维加速度数据和/或三维陀螺仪数据。所述第一物体包括但不限于小孩、宠物，本实施例以被监护者为小孩或者宠物为例进行说明。另外，可根据需要，获取所述第一物体的三维地磁仪数据和/或气压计数据。\n[0039] 具体的，所述感测器1中可包括：三维加速度传感器和/或三维陀螺仪，为了使感测数据更精确，所述感测器1中还可以包括三维地磁仪和/或气压计，其中，三维加速度传感器内部由三个单轴加速度传感器组成，可感测X轴、Y轴、Z轴方向上的直线加速度值，两次积分后，可计算出直线位移；而三维陀螺仪内部由三个陀螺仪传感器组成，可感测X轴、Y轴、Z轴方向上的角加速度值，两次积分后，可得到角位移；三维地磁仪内部由三个地磁仪传感器组成，用于感测地磁数据，可提供绝对方向值；气压计用于感测大气压数据，可提供绝对高度值。在应用时，所述感测器1可选用三维加速度传感器和/或三维陀螺仪，也可根据需要适当选用三维地磁仪和/或气压计配合使用，以得到不同的精度，具体的，包括但不限于下面七种方案。\n[0040] 方案一：所述感测器1采用三维加速度传感器、三维陀螺仪、三维地磁仪和气压计的组合。所述感测器1根据三维加速度传感器感测到的X轴、Y轴、Z轴方向上的直线加速度值，两次积分后，计算得到直线位移，根据三维陀螺仪感到的X轴、Y轴、Z轴方向上的角加速度值，两次积分后，得到的角位移，根据直线位移和所述角位移，可计算出被监护的小孩或者宠物的三维空间坐标及方向值，同时，通过三维地磁仪感测到的地磁数据得到的绝对方向值以及气压计感测大气压数据得到的绝对高度值，能对三维加速度传感器及三维陀螺仪感测的数据进行漂移补偿，提高运算出的数据的精度。采用4种传感器的组合的方式得到的空间坐标值及方向值的精度最高。\n[0041] 方案二：所述感测器1采用三维加速度传感器、三维陀螺仪和三维地磁仪三种传感器的组合。所述感测器1根据三维加速度传感器感测到的X轴、Y轴、Z轴方向上的直线加速度值，两次积分后，计算得到直线位移，根据三维陀螺仪感测到的X轴、Y轴、Z轴方向上的角加速度值，两次积分后，得到的角位移，根据直线位移和所述角位移，可计算出被监护的小孩或者宠物的三维空间坐标及方向值，而三维地磁仪感测到的地磁数据，可提供绝对方向值，能对三维加速度传感器及三维陀螺仪感测的数据进行漂移补偿，提高运算出的数据精度。\n[0042] 方案三：所述感测器1采用三维加速度传感器和三维陀螺仪两种传感器的组合。\n如上述，此种组合能够得到被监护的小孩或者宠物的空间坐标值及方向值，但是没有了三维地磁仪所提供的绝对方向值，可能会产生位置漂移，精度不如上述方案。\n[0043] 方案四：所述感测器1只采用三维加速度传感器。可利用多个三维加速度传感器模拟出三维陀螺仪的特性，如，用三个三维加速度传感器，分别放置在有一定半径的水平X轴、Y轴和Z轴的正半轴上，就可以模拟出三维陀螺仪的特性，进而可利用感测到的数据计算出三维空间坐标及一定时间内的三维空间坐标形成的运动轨迹，这时，相当于方案三。\n[0044] 方案五：所述感测器1只采用三维陀螺仪，三维陀螺仪虽然不能检测理论上的直线运动，但实际使用中，绝大多数的直线运动并非是绝对的，可以将直线运动看做半径很大的曲线运动，直接根据三维陀螺仪输出的角加速度值的数据，通过运算则可得到速度或位移以及方向，即可得出相对于原始坐标点的三维空间坐标及方向值。\n[0045] 方案六：所述感测器1采用三维加速度传感器和三维地磁仪的组合，该方案在方案四的基础上，增加了三维地磁仪所提供的绝对方向值，与方案四原理相同，对数据进行漂移补偿，提高了精度。\n[0046] 方案七：所述感测器1采用三维陀螺仪和三维地磁仪的组合，该方案在方案五的基础上，增加了三维地磁仪所提供的绝对方向值，与方案五原理相同，对数据进行漂移补偿，提高了精度。\n[0047] 所述监护器2用于接收所述第一物体的空间坐标值及方向值，并根据监护器内预先设置的空间布局图，对所述第一物体的空间坐标值及方向值进行处理得到所述第一物体在所述空间布局图中的位置信息，并根据所述位置信息显示所述第一物体在所述空间布局图中的位置。当开启所述具有室内导航功能的监护系统时，所述感测器1和所述监护器2之间进行通讯，所述监护器2以一个亮点的方式显示所述感测器1即被监护的小孩或者宠物的位置。具体的，可通过所述监护器2设置所述感测器1的初始显示位置，当开启系统时，所述感测器1在所述监护器2预先设置的空间布局图中的位置位于所述初始显示位置上，监护人对应于当前所述感测器1所在的实际位置(所述感测器1计算的坐标原点位置)，可通过移动所述亮点的方式，将所述亮点移动到所述预先设置的空间布局图中相应的位置，此时，所述感测器1进行计算的坐标原点与所述空间布局图中相应位置的坐标为一一对应的映射关系。当被监护的小孩或者宠物移动时，所述监护器2接收到所述感测器1发送的所述被监护的小孩或者宠物的空间坐标值及方向值后，根据映射关系，将接收到的所述被监护的小孩或者宠物的空间坐标值及方向值直接映射到预先设置的空间布局图中对应位置，此对应位置的坐标即为所述被监护的小孩或者宠物在所述空间布局图中的位置信息，所述监护器2根据所述位置信息可显示所述被监护的小孩或者宠物在所述空间布局图中的位置。\n[0048] 其中，所述具有室内导航功能的监护系统可包括多个感测器，通过统一编号的方式分别与所述监护器2进行通信，使得所述系统能够同时监护多个目标。\n[0049] 另外，所述监护器2可以以独立的装置实现；也可以将监护器与移动终端(例如手机，PDA等)相连，监护器用于接收第一物体的空间坐标值及方向值并计算得到第一物体的位置信息，移动终端则进行位置的显示的方式实现；还可以在内置传感器的移动终端中加以配套监护软件的方式实现。\n[0050] 所述监护器2内预先设置的空间布局可以通过直接向所述监护器2录入空间布局图的方式实现，也可以通过所述感测器1和所述监护器2进行空间布局图的设置，其中，通过所述感测器1和所述监护器2进行空间布局图的设置的过程包括：\n[0051] 所述感测器1用于感测得到初始运动轨迹数据，并对所述初始运动轨迹数据进行处理得到初始空间坐标值及方向值，所述初始运动轨迹数据包括：初始三维加速度数据和/或初始三维陀螺仪数据，也可根据需要获取初始三维地磁仪数据和/或气压计数据。具体的，监护人可手持感测器1沿着室内墙壁或者家具等的边沿移动，以通过所述感测器1采集三维运动数据即初始运动轨迹数据，并结合时间值对所述初始运动轨迹数据进行处理，可得到各时间值时所述感测器1的初始空间坐标值及方向值，其中，所述初始运动轨迹数据的获取与处理与上述的第一物体的运动轨迹数据的获取与处理相同，在此不赘述。将获取的初始空间坐标值及方向值发送给所述监护器2，当采集完整个房间边沿各个位置点的初始空间坐标值及方向值后，所述监护器2对所述初始空间坐标值及方向值进行处理，如将所述初始空间坐标值及方向值连接起来，可得到整个房间的空间布局图，也可以在收集数据的同时画出布局图。\n[0052] 另外，在设置所述空间布局图时，可通过所述监护器2设置危险区域和预警参数值，使得当被监护的小孩或者宠物到达所述危险区域以及达到预警参数值时，所述监护器2发出报警提示，还可以在特定的区域设定当所述感测器1感测到被监护的小孩或者宠物上升到一定高度时，所述监护器2发出报警，还可以当感测器在某个位置长时间不动到一定时间时，所述监护器2发出报警。\n[0053] 进一步的，所述具有室内导航功能的监护系统还可以包括至少一个标定器3，所述标定器3用于向所述感测器1发送通知信息，所述感测器1根据所述通知信息向所述监护器2发送位置校正信息。所述监护器2根据所述位置校正信息对所述第一物体在空间布局图中的位置信息进行校正。\n[0054] 具体应用中，可将所述感测器1置于医院的患者身上，医生或者护士等可通过所述监护器2实时了解到被监护的患者的活动情况以及当前活动的位置；也可以将所述感测器1置于小白鼠等试验品上，科学家可通过所述监护器2实时了解到小白鼠等的活动情况以及当前活动的位置。另外，也可以用在无线遥控汽车，遥控飞机等玩具上，以便于确认玩具的位置找到玩具。\n[0055] 具体的，图2是本发明实施例的具有室内导航功能的监护器的结构组成示意图，如图2所示，所述监护器1包括：\n[0056] 接收单元11，用于接收所述感测器1对感测得到的第一物体的运动轨迹数据进行处理得到的所述第一物体的空间坐标值及方向值，所述第一物体的运动轨迹数据包括：三维加速度数据和/或三维陀螺仪数据，另外，所述第一物体的运动轨迹数据还包括三维地磁仪数据和/或气压计数据。其中，所述第一物体可为小孩、宠物或者医院病人等。具体的，所述监护器2和所述感测器1之间可通过低功耗短距离无线通信方式或者蓝牙等方式进行通信，所述接收单元11相应的为低功耗短距离无线通信接收装置或者蓝牙接收装置。\n[0057] 具体实现中，对于感测器1，可根据不同的感测精度需求，选取不同的传感器及其组合。选取不同的传感器组合获取相应的运动轨迹数据以及对运动轨迹数据的处理与前述的获取与处理的方式相同，在此不赘述。\n[0058] 数据处理单元12，用于根据监护器2内预先设置的空间布局图，对所述第一物体的空间坐标值及方向值进行处理得到所述第一物体在所述空间布局图中的位置信息。具体的，可将接收到的所述第一物体的空间坐标值及方向值映射到预先设置的空间布局图中即可得到所述第一物体在所述空间布局图中的位置信息。所述数据处理单元12可以为单片机等。\n[0059] 显示单元13，用于根据所述位置信息显示所述第一物体在所述空间布局图中的位置。具体的，所述显示单元13可以为一个LCD显示屏用以显示所述第一物体在所述空间布局图中的位置。\n[0060] 另外，也可根据需要将监护器2中的所述数据处理单元12与手机或者导航仪等设备相连接，或者将所述监护器2中的所述接收单元11和所述数据处理单元12集成于手机或者导航仪等设备中以使所述手机或者导航仪等设备的显示装置作为所述监护器2的所述显示单元13，从而使得手机或者导航仪等设备的显示装置显示所述第一物体在空间布局图中的位置，也可以根据需要直接通过手机或者导航仪相应的进行计算得到位置信息，以及相应的根据位置信息进行报警提示和对所述位置信息的存储。\n[0061] 进一步的，所述接收单元11还用于接收所述感测器1对感测得到的初始运动轨迹数据进行处理得到的初始空间坐标值及方向值，所述初始运动轨迹数据包括：初始三维加速度数据和/或初始三维陀螺仪数据，另外，也可根据需要获取初始三维地磁仪数据和/或初始气压计数据。\n[0062] 所述数据处理单元12还用于对所述初始空间坐标值及方向值进行处理生成空间布局图。具体的，所述感测器1感测得到初始运动轨迹数据并对其进行处理得到初始空间坐标值及方向值，所述监护器2的所述数据处理单元12可根据所述初始空间坐标值及方向值生成空间布局图，具体的，监护人可通过手持所述感测器1在室内的墙壁或者家具等边沿移动，所述感测器1可感测此时的三维运动数据即初始运动轨迹数据，对所述初始运动轨迹数据进行处理可得到相应的初始空间坐标值及方向值，所述数据处理单元12将各初始空间坐标值及方向值连接起来，即可得到空间布局图。具体的，监护人可根据需要在所述空间布局图中相应的位置加入相应家具等。\n[0063] 进一步的，所述数据处理单元12还用于设置危险区域和预警参数值。具体的，可通过设置坐标范围的方式设置危险区域，例如，可将空间布局图中窗户附近的一定的坐标值范围设置为危险区域；也可通过在房间等区域的相应位置设置标定器方式设置危险区域；也可以根据坐标值相应设置高度阈值，当感测得到的高度值超过所述高度阈值时为危险；也可以设置一定的时间长度值，当被监护的小孩或者宠物的空间坐标值及方向值在所述设置的一定时间长度值内没有变化，则为危险。其中，所述标定器用于在小范围内和所述感测器1进行通信，以向所述感测器1发送警示信号使得所述感测器1通知所述监护器2所述感测器1所在的被监护的小孩或者宠物等当前处于危险区域中。另外，所述感测器1还可通过所述标定器相应的得出所述被监护的小孩或者宠物等在所述空间布局图中的位置，以使所述监护器2进行位置校订。\n[0064] 判断单元14，用于判断所述第一物体是否处于设置的所述危险区域中。具体的，所述判断单元14判断所述第一物体即被监护的小孩或者宠物等的空间坐标值及方向值是否在所述数据处理单元12所设置的危险区域的坐标范围内以判断所述第一物体是否处于危险区域中；或者所述判断单元14判断是否接收到所述感测器1的通知信息以判断所述第一物体是否处于危险区域中，其中，所述通知信息是所述感测器1根据标定器发送的通知信号产生的。\n[0065] 报警提示单元15，用于当所述判断单元14判断结果为是时，进行报警提示，所述报警提示包括：发声报警提示、发光报警提示、震动报警提示中的任一种或多种。具体的，当所述判断单元14判断出所述第一物体的空间坐标值及方向值落入所述危险区域的坐标范围内时，则判断出此时所述第一物体处于危险区域中，所述报警提示单元15进行相应的报警提示；或者当所述判断单元14判断出接收到所述感测器1发送的通知信息时，则判断出此时所述第一物体处于危险区域中，所述报警提示单元15进行相应的报警提示。其中，所述监护器2中的所述接收单元11和所述数据处理单元12以及所述判断单元14可与手机或者导航仪等设备相连接或者集成于手机或者导航仪等设备中以使所述手机或者导航仪等设备的发声装置、或者发光装置、或者震动装置中的任意一种或多种作为所述监护器2中的报警提示单元15，从而使得所述手机或者导航仪等设备进行相应的发声报警提示、或者发光报警提示、或者震动报警提示等。\n[0066] 进一步的，所述监护器2还包括：\n[0067] 存储单元16，用于保存所述第一物体的位置信息。所述存储单元15为与所述数据处理单元12相连接的存储器，监护人可根据需要通过所述显示单元13查看所述存储单元\n16存储的所述第一物体的位置信息。\n[0068] 通过上述实施例的描述，本发明具有以下优点：通过感测被监护的小孩或者宠物等的运动轨迹数据，并计算所述运动轨迹数据得到空间坐标值及方向值，将所述空间坐标值及方向值映射到预先设置的空间布局图中，使得监护人可随时了解到被监护的小孩或者宠物等在当前区域内所处的位置，并通过设置危险区域的方式，使得当被监护的小孩或者宠物等处于危险区域时，能够及时通知监护人。另外，通过查看保存的被监护的小孩或者宠物等在区域内的位置了解到被监护的小孩或者宠物等的停留情况，使得监护者可直观清楚的知道被监护的小孩或者宠物的活动特性，从而了解到被监护的小孩或者宠物等的喜好，并当被监护的小孩或者宠物等位于架床下等隐蔽的位置时，监护人也能够快速准确的找到。\n[0069] 以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。