一种动态定位方法及系统

技术领域

本发明涉及通信定位技术领域，尤其涉及一种动态定位方法及系统。

背景技术

面向中小学生通讯的智能手环、智能手表等智能穿戴设备能够对学生在校园内及上下学途中的位置及状态信息进行采集，有利于加强对学生的防护，并消除潜在的安全隐患，因此已成为智能穿戴设备的重要应用领域。

为未成年学生提供的允许在校内使用的智能穿戴设备，其定位功能一般需要配合学生证管理平台，将学生定位信息及位置轨迹的统计发送至家长智能终端，家长及学校可以通过查看学生的定位信息及定位轨迹了解其位置，从而得知学生的位置以及是否安全到校/家。

现有的定位模式一般包括适用于室外的如卫星定位及适用于室内等固定地点的如Wi-Fi定位，其中，在不同场景选择使用何种定位模式及上报的频率会影响定位的精确性及设备的耗电量，如当设备处于室内环境中开启卫星定位，卫星定位的搜索时间较长，会影响耗电量，若当设备处于室外环境中开启Wi-Fi定位会影响定位的精确性。因此，亟需一种方便有效、定位精确、低功耗、可智能调节穿戴设备定位模式的动态定位方法。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本申请提供一种动态定位方法，该方法由智能穿戴设备执行以对其进行动态定位，包括以下步骤：

在进入第一时间段且智能穿戴设备位于第一目标区域时，执行第一定位模式并以第一上报频率上报定位结果；

在第一时间段结束后检测步速，并在步速大于第一预设值后检测上一次注册基站的信号强度变化，如果上一次注册基站的信号强度变化大于第二预设值，则执行第二定位模式并以第一上报频率或第二上报频率上报定位结果直到实现预设的到达条件，否则执行第一定位模式并以第一上报频率上报定位结果，其中，所述第一上报频率小于所述第二上报频率。

进一步地，所述第一定位模式包括：以第一定位时间间隔，按照第一定位优先级进行定位；所述第二定位模式包括：以第二定位时间间隔，按照第二定位优先级进行定位，其中，第一定位时间间隔大于第二定位时间间隔。

优选地，所述智能穿戴设备位于第一目标区域时，按照第一定位优先级中排名最前的定位方式进行定位的定位精度及定位时效高于按照第二定位优先级中排名最前的定位方式进行定位的定位精度及定位时效。

可选地，所述定位方式包括蓝牙信标定位方式、Wi-Fi定位方式、卫星定位方式及基站定位方式。

进一步地，所述到达条件包括以下条件中的任意一条：

条件一，所述智能穿戴设备的位置和与其绑定的智能终端的位置重合；

条件二，所述智能穿戴设备处于第二目标区域；

条件三，所述智能穿戴设备持续地执行第二定位模式的时长超过预设的路程时长。

进一步地，所述智能穿戴设备的位置和与其绑定的智能终端的位置重合，具体为：所述智能穿戴设备和与其绑定的智能终端的直线距离小于距离阈值的时长超过预设的重合时长。

优选地，该动态定位方法还包括以下步骤：当所述智能穿戴设备持续地执行第二定位模式的时长超过预设的路程时长时，向与所述智能穿戴设备绑定的智能终端发送定位结果及位置异常提醒。

优选地，该动态定位方法还包括以下步骤：接收到查看指令时，立即进行一次定位，并向与所述智能穿戴设备绑定的智能终端发送定位结果，然后持续地执行第二定位模式并以第二上报频率上报定位结果，直到达到预设的查看时长。

优选地，该动态定位方法还包括以下步骤：在第一时间段开始前的第二时间段内检测步速以及上一次注册基站的信号强度变化，如果步速大于第一预设值且上一次注册基站的信号强度变化大于第二预设值，则执行第二定位模式并以第一上报频率或第二上报频率上报定位结果，直到进入第一时间段且所述智能穿戴设备位于第一目标区域，否则执行第一定位模式并以第一上报频率上报定位结果。

本申请还提供一种动态定位系统，包括智能穿戴设备，与所述智能穿戴设备绑定的智能终端，以及与所述智能穿戴设备和所述智能终端通信连接的管理平台，其中，所述智能穿戴设备通过执行前述的动态定位方法进行动态定位。

本申请提供的一种动态定位方法，通过时间段结合智能穿戴设备的运动状态、信号特征及到达条件等进行联合判断，以作为切换室内到室外的定位模式的依据并分别适配适合室内、室外定位精度及功耗的局域定位和卫星定位模式以及相应的定位间隔，该动态定位方法及系统能够在保证定位精度的情况下，实现设备的低功耗运行，有效地延长设备续航能力。

附图说明

图1为根据本申请实施例提供的动态定位系统的框架示意图；

图2为根据本申请实施例提供的动态定位方法的流程图；

图3为本申请的一些具体实施例的流程示意图；

图4为本申请的一些具体实施例的局部流程示意图；

图5为根据本申请实施例提供的动态定位方法的流程图。

图中标号

智能穿戴设备101，智能终端102，管理平台103，基站201，卫星202，路由器203，蓝牙信标204。

具体实施方式

以下，基于优选的实施方式并参照附图对本申请进行进一步说明。

本申请的描述中，为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性，其在本申请的详细说明与权利要求书上，其名称可能会不同。此外，为了方便理解，放大或者缩小了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本申请的保护范围。

本说明书中词汇是为了说明本申请的实施例而使用的，但不是试图要限制本申请。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述术语在本申请中的具体含义。

图1为根据本申请的一些实施例所提供的动态定位系统的框架示意图，如图1所示，该定位系统包括智能穿戴设备101，智能终端102，以及管理平台103。

在本申请的实施例中，智能穿戴设备101可以是智能手环，智能手表或者其他类似的设备，一般地，智能穿戴设备101具有适配的操作系统以进行交互操作，且通过预装或自行安装的APP实现各种功能。此外，智能穿戴设备101还具有通信功能，例如，可以通过SIM卡实现与4G或5G模式的基站201的通信连接，例如注册至某一基站201，并通过其进行数据通信等操作。

进一步地，在本申请的实施例中，智能穿戴设备101的用户为未成年的中小学生，因此，智能穿戴设备101还可以进行定位操作，即，能够通过至少一种方式搜索用于提供位置信息的设备并获取其位置信息，并且能够将该位置信息通过数据通信的方式上报至管理平台。

例如，在图1所示的实施例中，智能穿戴设备101上安装有用于执行后述的定位方法的程序(如内置于系统并持续运行于后台的定位进程)，可以按照指定的时间间隔，通过基站201，卫星202，Wi-Fi路由器203或者蓝牙信标204获取位置信息，在本申请中，上述过程分别被称为按照基站定位方式、卫星定位方式、Wi-Fi定位方式或蓝牙信标定位方式进行定位，而两次定位之间的间隔则被称为定位时间间隔，显然，当智能穿戴设备101可以通过多种定位方式进行定位时，需要为其指定定位方式的优先级，这种按照指定的定位时间间隔及指定的定位优先级进行定位的操作，在本申请中被称为执行指定的定位模式。

智能穿戴设备101通过执行指定的定位模式所获得的定位结果，可以通过前文所描述的通信方式，按照指定的频率上报至与其通信连接的管理平台103，在本申请中，上报定位结果的频率被称为上报频率(或者将上报频率的倒数称为上报周期)。

在一些实施例中，上报周期可以与定位周期相同，即每进行一次定位，就上报定位结果，如每分钟进行一次定位，同样地每分钟上报一次最近的定位结果；在另一些实施例中，上报周期可以大于定位周期，例如，每分钟进行一次定位，定位结果存储在智能穿戴设备101的存储模块中，然后以每5分钟一次的上报频率上报最近5次定位结果。

上报至管理平台103的定位结果，可以由管理平台103通过前述的通信方法主动地下发至与智能穿戴设备101具有绑定关系的智能终端102，或者，也可以响应于智能终端102的查询请求，将指定时间的，或者最近一次的定位结果下发至智能终端102。

在本申请的实施例中，智能终端102可以是智能手机、智能平板或其他类似的设备，如图1所示，其同样可以通过基站201与管理平台进行通信，以及通过基站201、卫星202、Wi-Fi路由器203等进行定位。

智能终端102的用户可以是前述的智能穿戴设备101的中小学生用户的家长或监护人，将智能终端102与智能穿戴设备101进行绑定后，家长或监护人可以通过管理平台获取与其持有的智能终端102绑定的智能穿戴设备101的位置信息，从而有效地提升智能穿戴设备101的用户的安全。

智能穿戴设备101的体积一般较小，相应地，其电池容量也远小于智能手机等设备，因此，其上运行的各种程序均需要基于功耗情况进行优化，以避免电量消耗过快，如背景技术中所分析的，现有的定位模式一般采用适用于室外的如卫星定位及适用于室内等固定地点的Wi-Fi定位，然而，如果在特定的区域或应用场景下执行了不合适的定位模式，或采用了不合适的上报频率，将影响定位的精确性及设备的耗电量，例如，当智能穿戴设备101处于室内环境时，开启卫星定位，由于卫星定位的搜索时间较长，会严重影响耗电量；又如，若当设备处于室外环境中时，开启Wi-Fi定位则会影响定位的精确性。

基于上述需求，本申请还提供一种在智能穿戴设备101上执行的动态定位方法，该动态定位方法能够根据智能穿戴设备101的设备特性，在不同的时间段及不同的应用场景有针对性地对定位模式、上报频率等进行动态调节，以满足低功耗、精确定位的需求。

图2示出了在一些实施例中，该定位方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

<步骤310>

步骤310：在进入第一时间段且智能穿戴设备位于第一目标区域时，执行第一定位模式并以第一上报频率上报定位结果。

在本申请的实施例中，第一时间段为佩戴该智能穿戴设备101的中小学生的在校时间段，显然，在校时间段每天出现的次数为1次或0次(例如节假日)，并且，在校时间段可以根据夏令时及冬令时设置起始时间，如在夏季，第一时间段为工作日的7:30至16:30。

第一目标区域为佩戴该智能穿戴设备101的中小学生所在的学校区域，在一些实施例中，可以通过智能穿戴设备101是否检测到第一目标区域内的局域信号判断该智能穿戴设备101是否已进入第一目标区域，其中，第一目标区域内的局域信号包括但不限于特定的蓝牙信标的MAC地址信息、特定的Wi-Fi路由器的MAC地址信息或特定的2.4G信号。

当智能穿戴设备101的时钟判断进入第一时间段，且处于第一目标区域后，即执行第一定位模式，并以第一上报频率上报定位结果，其中，第一定位模式包括以第一定位时间间隔，按照第一定位优先级进行定位的操作。

第一定位时间间隔、第一定位优先级以及第一上报频率的含义已在前文进行说明，由于智能穿戴设备101在第一时间段内处于第一目标区域时，说明其佩戴者处于学校区域内，其大部分时间处于教室内，且位置变化范围较为固定，因此适用于使用在室内定位精度高且耗电量低的定位模式。

具体地，第一定位优先级则可以按照局域定位优先的原则确定，例如，当校园内设置有多处蓝牙信标时，由于蓝牙信标的定位精度可控制在几米内，且设备通过使用蓝牙模块扫描蓝牙信标的速度快，即定位快速而精准，反之，在此时间段及区域内若使用卫星定位，由于卫星定位在室内受建筑物影响搜索速度较长且无法精确定位到具体教室，甚至出现长时间进行卫星定位搜索后，发现无法获取卫星信号，再重新搜索蓝牙信标蓝牙信标，从而造成定位时效降低，功耗增加的问题。因此，在一些优选的实施例中，第一定位优先级别可以设定为：蓝牙信标定位方式＞Wi-Fi定位方式＞卫星定位方式＞基站定位方式；在另一些实施例中，如校园内设有分布合理的Wi-Fi设备但不存在蓝牙信标，也可以相应地将第一定位优先级别设定为：Wi-Fi定位方式＞卫星定位方式＞基站定位方式，以上优先级均遵循局域优先的原则，既能够确保智能穿戴设备101在第一时间段、第一目标区域内进行定位时具有较高的定位精度，又能够避免定位优先级设置不当造成的定位时效性不佳及设备功耗额外增加的问题。

定位时间间隔的设置也将显著地影响设备功耗，由于学生在校内活动区域范围是固定的，其定位轨迹移动范围较小，不需要频繁的定位，因此，第一定位时间间隔可以设置得较大，例如，以5分钟作为第一时间间隔，每5分钟进行一次定位操作；相应地，第一上报频率可以设置为与第一定位时间间隔保持一致，或者可选地，也可以将第一上报频率对应的上报周期设置得比第一定位时间间隔更长，如10分钟，15分钟，20分钟…。

通过低频次的上报可以有效降低设备的功耗，提高设备续航能力，结合对时间段及设备是否进入目标区域的判断结果来切换智能穿戴设备101所执行的定位模式，能够确保定位模式的适用性，提高定位模式的定位精度及减少设备的耗电量。

上述第一定位优先级、第一定位时间间隔以及第一上报频率分别根据学生在校园内活动的特点进行了针对性设置，能够在确保定位精度的同时有效地降低设备在定位操作上的功耗。

<步骤320>

步骤320：在第一时间段结束后检测步速，并在步速大于第一预设值后检测上一次注册基站的信号强度变化，如果上一次注册基站的信号强度变化大于第二预设值，则执行第二定位模式并以第一上报频率或第二上报频率上报定位结果直到实现预设的到达条件，否则执行第一定位模式并以第一上报频率上报定位结果，其中，所述第一上报频率小于所述第二上报频率。

在第一时间段结束后，智能穿戴设备101首先对步速进行检测，步速检测用于判断学生是否有走出校园的活动趋势，在一些具体的实施例中，步速检测可以采用以下方式：在预定时间内连续计步达到第一预设值以上(例如：预定时间为一分钟，第一预设值为40步)，则认为佩戴该智能穿戴设备101的学生在放学时段后开始行走回家；如检测到学生有身体运动，但达不到规定的步速，则认为学生没有走出校园的活动，即其在放学后仍停留在校内，此时继续执行第一定位模式。

步速检测可以通过智能穿戴设备101内置的重力传感器等模块进行检测，该检测方式功耗远小于定位功耗，因此一般可以持续地在后台运行。

虽然通过步速检测可以判断佩戴智能穿戴设备101的学生进行了步行活动，但由于其活动范围可能仍处在校内，因此，还需要进一步通过上一次注册基站的信号强度变化确定其活动范围是否已离开校园，由于智能穿戴设备101处于第一目标区域即校园范围内时，会通过4G/5G通讯模块注册至覆盖校园范围的某一基站，并通过该基站进行通讯，在学生位置不变时，其每次接收的基站信号强度(Received Signal Strength Indication,RSSI)相对固定，当学生开始运动后，智能穿戴设备101与基站发生相对运动，其接收到的基站RSSI会发生变化(RSSI变化可以是递增的，也可以是递减的)，因此，可以通过设定上一次注册基站的信号强度变化值是否超过第二预设值来判断是否产生足够的距离变化，结合学生的步速检测来确认学生是否已离开校园，并在确认学生在放学时段后且离开第一目标区域即校园后，切换为执行第二定位模式。

第二定位模式包括以第二定位时间间隔，按照第二定位优先级进行定位的操作，由于当智能穿戴设备101切换为第二定位模式时，佩戴其的学生处于放学回家的路程中，此时卫星定位的速度和精度更优，且由于学生已经离开学校，位置变动幅度较大，因此定位间隔需要更集中以便于形成更为精准的定位轨迹，因此，在本申请的实施例中，第二定位优先级可以按照卫星定位优先的原则确定，且第二定位时间间隔小于第一定位时间间隔，例如，可以将第二定位时间间隔设定为1分钟，将第二定位优先级别设定为：卫星定位＞Wi-Fi定位＞基站定位。通过对比第一定位优先级和第二定位优先级，显然可知，当智能穿戴设备101位于第一目标区域时，按照第一定位优先级中排名最前的定位方式进行定位的定位精度及定位时效高于按照第二定位优先级中排名最前的定位方式进行定位的定位精度及定位时效。

需要说明的是，虽然第二定位模式中的第二定位时间间隔小于第一定位时间间隔，但其定位结果既可以采用与第二定位间隔保持同步的第二上报频率上报，也可以仍然按照第一定位上报频率进行上报，例如，在第二定位模式下每分钟进行一次定位操作而每5分钟进行一次上报操作，将前5分钟的5个定位信息进行上报，以实现提高定位精度的同时减少设备耗电的效果。

智能穿戴设备持续地执行第二定位模式，直到到达条件实现，此时重新切换至执行第一定位模式，在本申请的实施例中，到达条件包括以下条件中的任意一条：

条件一，所述智能穿戴设备的位置和与其绑定的智能终端的位置重合。

在一些实施例中，管理平台103可以持续地检测智能穿戴设备101和与其绑定的智能终端102的位置之间的直线距离，如果持续地检测到两者之间的直线距离小于预设的距离阈值的时长超过预设的重合时长，则判定为两者位置重合。

例如，放学后学生自行回家，途中可使用步行或公共交通等方式，如其监护人在某一位置接到学生，此时管理平台103通过判断学生所佩戴的智能穿戴设备101与其监护人所携带的智能终端102的定位位置的距离来判断监护人是否接到学生，以此认定学生已安全。示例性的，当监护人接到学生时，若管理平台在一分钟内连续5次检测到学生与监护人定位位置的直线距离小于10米，则切换智能穿戴设备的定位模式为第一定位模式及第一定位上报频率，以实现智能调节、方便低耗能。

条件二，所述智能穿戴设备处于第二目标区域。

在一些实施例中，第二目标区域可以为佩戴智能穿戴设备101的学生的家庭住址，参考对是否处于第一目标区域的判断方式，可以通过智能穿戴设备101是否检测到第二目标区域内的局域信号判断该智能穿戴设备101是否已进入第二目标区域，其中，第二目标区域内的局域信号包括但不限于家庭内安装的Wi-Fi路由器的MAC地址信息或特定的2.4G信号，当智能穿戴设备101搜索到上述信号后，即判断学生已到家，从而切换至执行第一定位模式，并以第一上报频率上报定位结果。与第一目标区域的情况类似，当智能穿戴设备101位于第二目标区域时，按照第一定位优先级中排名最前的定位方式进行定位的定位精度及定位时效高于按照第二定位优先级中排名最前的定位方式进行定位的定位精度及定位时效。

条件三，所述智能穿戴设备持续地执行第二定位模式的时长超过预设的路程时长。

在一些实施例中，可以根据中小学生自校园返家的实际情况预先设定路程时长，当智能穿戴设备101检测到第二定位模式持续执行超过路程时间值后，默认学生已被接到或到达安全地点，为保证设备的低功耗，此时将切换至执行第一定位模式并以第一上报频率上报定位结果。

同时为确保学生的安全性，在一些优选的实施例中，当条件三达成时，智能穿戴设备101还向与其绑定的智能终端102发送定位结果及位置异常提醒。

此外，佩戴智能穿戴设备101的学生的家长或监护人可能需要查询其位置信息，在此情况下，需要及时且更加高频地提供定位信息，以使家长或监护人能及时了解学生的定位位置。为此，在一些优选的实施例中，该动态定位方法还包括以下步骤：

接收到查看指令时，立即进行一次定位，并向与所述智能穿戴设备绑定的智能终端发送定位结果，然后持续地执行第二定位模式并以第二上报频率上报定位结果，直到达到预设的查看时长。

具体地，管理平台103在收到智能终端102所提交的查看与其绑定的智能穿戴设备101的位置的请求后，向智能穿戴设备101发送查看指令，智能穿戴设备101立即进行定位操作，并将定位结果发送至管理平台103，由管理平台103将实时定位结果发送至智能终端102，此后，智能穿戴设备101将执行第二定位模式，同时按照第二上报频率进行定位结果的上报，直到达到预设的查看时长后，再切换回原有定位模式。通过上述步骤，能够进一步组合优化定位模式及定位结果的上报频率，在保证定位精准性的同时合理控制设备的功耗，保持电量使用的合理性。

显然，收到查看指令时间可以是任意时间段，且智能穿戴设备101可能处于任意一种定位模式的执行过程中，因此，为最大限度保障定位精度，在收到查看指令后执行第二定位模式，即优先使用卫星定位方式，在此过程中，如智能穿戴设备101处于室外，通过卫星定位方式可快速、精准定位；如智能穿戴设备101处于室内，在使用卫星定位搜索不到信号后，再使用次优先的定位方式进行定位。在其完成上述对查看指令的响应步骤后，将重新执行原有的定位模式并按照原有的上报频率上报定位结果。

具体实施例1

图3示出了本申请的一个具体实施例的流程图，如图3所示，在该实施例中，智能穿戴设备101通过步骤410检测是否进入第一时间段，以及是否检测到第一目标地址的局域信号，在满足上述条件后，通过步骤420持续地进行第一定位模式的操作，并以第一上报频率进行定位信息的上报，在第一时间段结束后，分别通过步骤430和步骤440依次进行步速检测和注册基站RSSI强度变化的检测，在满足判别条件后通过步骤450持续地执行第二定位模式，并在实现到达条件后通过步骤460转为执行第一定位模式。

具体实施例2

图4示出了本申请的另一个具体实施例的流程图，该具体实施例2与具体实施例1的区别在于，在步骤420的执行过程中，增加了对查看指令的响应操作，具体地，通过步骤422判断是否接收到查看指令，如果接收到，则立即执行一次定位操作并向与智能穿戴设备101绑定的智能终端102发送定位结果，然后在步骤424中执行第二定位模式，并以第二上报频率上报定位结果，同时通过步骤426判断是否已经到达查看时长，根据判断结果确定是否返回执行第一定位模式。

具体实施例3

图5示出了本申请的有一个具体实施例的流程图，该具体实施例3相比于图2所示的实施例，增加了步骤330：

在第一时间段开始前的第二时间段内检测步速以及上一次注册基站的信号强度变化，如果步速大于第一预设值且上一次注册基站的信号强度变化大于第二预设值，则执行第二定位模式并以第一上报频率或第二上报频率上报定位结果，直到进入第一时间段且所述智能穿戴设备位于第一目标区域，否则执行第一定位模式并以第一上报频率上报定位结果。

步骤330用于对佩戴智能穿戴设备101的中小学生的上学过程进行定位，由于中小学生上学时段可能与家长上班时段匹配，因此部分智能穿戴设备101无需在上学过程中执行第二定位模式，然而，对于独自上学的学生，仍可以通过步骤330提高其上学过程的安全性，在一些具体的实施例中，可以将第二时间段设置为如7:00至7:30，即离家至到校的时间段，通过步速检测及RSSI变化情况判断处于上学过程时，即将定位模式切换为第二定位模式，从而实现对上学、放学各过程的精确、低功耗动态定位。显然，与第一时间段相同，第二时间段每天出现的次数也为1次或0次，可以基于节假日及实际上学路程进行具体设定，在此不再赘述。

此外，如果在预设的第二时间段内学生由于生病、不适等原因留在家中未去上学，在此情况下，其佩戴的智能穿戴设备101将始终执行第一定位模式，因此，在一些优选的实施例中，如果智能穿戴设备101在一个完整的第二时间段内始终执行第一定位模式，则智能穿戴设备101将在该第二时间段结束后立即进行一次定位操作，并向与该智能穿戴设备101绑定的智能终端102发送该次定位结果及位置异常提醒。通过上述步骤，可以在家长或监护人在第二时间段之前已离开的情况下确保其能够在第一时间获取可能的异常信息。

以上对本申请的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本申请权利要求的保护范围。