一种面向邮轮上特殊乘员监护的行踪预警系统
技术领域
本发明属于一种行踪预警系统，具体涉及一种面向邮轮上特殊乘员监护的行踪预警系统。
背景技术
邮轮集休闲、游览观光、后勤保障、餐饮购物等为一体，游玩娱乐设施以及商业街交错，有些豪华游轮层数可达十几层，邮轮内部结构复杂、人流流线交错且乘员组成多样。
邮轮旅行中，面对复杂的内部环境，如何保证老人和儿童的安全是亟待解决的问题：老人和儿童容易与其监护人走散，进而导致老人或儿童走丢的事故；邮轮中适合儿童体验的娱乐设施有限，且很多较危险的娱乐或生活设施不允许儿童进入；当遇到拥挤的人流时，人流容易将老人或儿童与其监护人冲散，导致老人或儿童走失等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种面向邮轮上特殊乘员监护的行踪预警系统，从而有效减少特殊乘员危险事故的发生。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种面向邮轮上特殊乘员监护的行踪预警系统，船内乘员分为监护人、与监护人对应的被监护人、以及其它乘员，本行踪预警系统包括：
智能可穿戴设备，供所述的监护人和其它乘员佩戴，嵌有定位标签和预警应用；
轻便可穿戴设备，供所述的被监护人佩戴，嵌有定位标签；
室内定位系统，包括定位基站和定位服务器，定位基站用于将辐射范围内的定位标签发送的信号转发给定位服务器，由定位服务器计算定位标签的位置，将定位标签的位置与定位标签佩戴者信息组合生成定位标签的位置特征信息；
预警策略服务器，用于接收定位服务器发送的定位标签的实时位置特征信息，结合设定的预警策略，为每一个船内乘员实时计算预警触发条件，当任一船内乘员的预警触发条件被满足，则给相应的预警应用发出预警指令；
所述的定位标签与佩戴它的船内乘员的身份相绑定。
按上述方案，所述的室内定位系统为UWB定位系统。
按上述方案，所述的定位基站为多个，并附有能够区别各层邮轮甲板的信息；通过安装多个定位基站对每层甲板平面实现二维定位，建立二维坐标系标定每个定位标签的位置信息。
按上述方案，所述的预警应用加载在智能可穿戴设备中，与预警策略服务器通过邮轮内局域网的wifi热点进行通信。
按上述方案，所述的智能可穿戴设备为智能手环、智能手表或有显示功能的胸牌。
按上述方案，所述的预警应用包括设置模块、显示模块和报警模块；其中，设置模块用于设置预警范围，并发送给预警策略服务器；显示模块用于接收预警策略服务器发送的被监护人和监护人的实时位置特征信息；报警模块用于接收预警策略服务器的报警信号进行报警。
按上述方案，所述的预警范围包括距离阈值、虚拟电子围栏区域和人群拥挤度等级阈值；
所述的预警策略包括距离预警、敏感区域预警和人群拥挤度预警，对每个被监护人都实时和并行地处理和判断；
所述的距离预警是指监护人与被监护人之间的距离超过一定的距离阈值时，监护人随身佩戴的智能可穿戴设备接收到预警策略服务器发送的距离预警指令；
所述的敏感区域预警是指被监护人进入虚拟电子围栏圈出的邮轮中某些不准许被监护人进入区域时，监护人随身佩戴的智能可穿戴设备接收到预警策略服务器发送的敏感区域预警指令；
人群拥挤度预警是指当被监护人所在一定区域范围内人群拥挤度等级超过一定的人群拥挤度等级阈值时，监护人佩戴的智能可穿戴设备接收到预警策略服务器发送的人群拥挤度预警指令。
按上述方案，所述的监护人与被监护人之间的实时距离按以下方法进行计算：
通过定位服务器得到事先导入的邮轮各层平面图、监护人与被监护人的二维坐标A(x1，y1)、B(x2，y2)，将监护人与被监护人之间的距离记为D0(AB)；
若A、B间没有遮挡物阻隔，监护人与被监护人之间的实时距离表示为：D0(AB)＝|AB|；
若A、B间有遮挡物阻隔，则在遮挡物表面寻找代替点P1、P2，使得AP1、P2B之间没有遮挡物阻隔，监护人与被监护人通过遮挡物的距离表示为：
DO(AB)＝(|AP1|+L0(P1P2)+|P2B|)
其中：L0(P1P2)为遮挡物曲线O1上两点P1、P2之间劣弧长。
若A、B间有多个遮挡物阻隔，则在必须经过的遮挡物上寻找多个代替点，将A、B和多个代替点依次连接并将各段的距离累加起来。
按上述方案，所述的人群拥挤度等级按以下方法进行计算：
由定位服务器得到邮轮内每层乘员的人数和位置，通过定位标签及预置的身份信息获得每层乘员包括普通乘员以及特殊乘员的人数，通过以下步骤计算人群拥挤度等级：
步骤一：将被监护人员的相邻区域记为集合Q，根据连续的时间点记为{Q1,Q2，…，Qn,…}，其中每个Qj表示第j个时刻被监护人的周边区域，j∈{1,2,…,n,…}，且为设定值，并随着被监护人的移动而移动；
步骤二：实时统计Qj内船内乘员的种类及人数，并记录为普通乘员人数Aj，老人人数Bj，儿童人数Cj；
步骤三：分别给老人和儿童附加相应的权重：老人的权重λ、儿童的权重β，并计算第j个时刻被监护人的周边区域Qj内人群拥挤度R(Qj)：
R(Qj)＝Aj+λ*Bj+β*Cj j∈{1,2,…,n,…}
其中λ和β均为0到1之间的值；
步骤四：根据相应人群拥挤度表，得出第j个时刻被监护人的周边区域Qj的人群拥挤度等级，一旦超过所述的人群拥挤度等级阈值，则触发对被监护人的人群拥挤度预警。
按上述方案，所述的预警应用中还设有求助模块，用于监护人在收到报警信号后向管理人员求助。
本发明的有益效果为：利用特殊乘员佩戴的可穿戴设备，保证特殊乘员及其监护人的安全，可以减少危险事故的发生，保障乘员的游玩体验。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构图。
图2为本发明一实施例的监护人与被监护人之间距离预警逻辑框架图。
图3为本发明一实施例的敏感区域预警逻辑框架图。
图4为本发明一实施例的人群拥挤度预警逻辑框架图。
图5为本发明一实施例的乘员位置信息图。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，将船内乘员分为监护人、与监护人对应的被监护人、以及其它乘员，本发明提供一种面向邮轮上特殊乘员监护的行踪预警系统，包括：
智能可穿戴设备，供所述监护人和其它乘员佩戴，嵌有定位标签和预警应用。监护人佩戴的智能可穿戴设备可以是手环、手表或者具有显示功能的胸牌等，内部嵌有预警应用程序，具有显示预警信息以及通过闪烁、鸣叫或震动等方式提醒监护人的功能。
轻便可穿戴设备，供被监护人佩戴，嵌有定位标签。被监护人佩戴的轻便可穿戴设备是不可自行拆卸的轻型标签，不具备显示功能，具备定位基础功能。
定位标签具有唯一的标签ID标识它的硬件，它含有电池、发射天线和有限的存储空间，可实时发送UWB信号。在登船时，在后台将定位标签与佩戴它的船内乘员的身份相绑定。
室内定位系统，包括定位基站和定位服务器，定位基站用于将辐射范围内的定位标签发送的信号转发给定位服务器，由定位服务器计算定位标签的位置，将定位标签的位置与定位标签佩戴者信息组合生成定位标签的位置特征信息。
本实施例中，室内定位系统为UWB定位系统。定位基站为多个，并附有能够区别各层邮轮甲板的信息；通过安装多个定位基站对每层甲板平面实现二维定位，建立二维坐标系标定每个定位标签的位置信息。定位服务器与各个UWB定位基站互联，定位系统通过定位标签与所在范围内定位基站之间的距离差值计算定位标签位置，并在定位服务器中记录定位标签的实时位置，进一步关联到定位标签对应的乘员身份。同时，定位服务器将佩戴者的位置信息进行处理，计算监护人与被监护人之间的实时距离，被监护人所处区域以及该区域的人群拥挤度等级，并将计算得到的三种位置特征信息实时传递给预警策略服务器。定位基站向定位服务器发送的原始UWB定位信号包括定位标签和周边各个定位基站的距离、时间戳等。
预警策略服务器，用于接收定位服务器发送的定位标签的实时位置特征信息，结合设定的预警策略，为每一个船内乘员实时计算预警触发条件，当任一船内乘员的预警触发条件被满足，则给相应的预警应用发出预警指令。预警应用加载在智能可穿戴设备中，与预警策略服务器通过邮轮内局域网的wifi热点进行通信。
进一步的，所述的预警应用包括设置模块、显示模块和报警模块；其中，设置模块用于设置预警范围，并发送给预警策略服务器；显示模块用于接收预警策略服务器发送的被监护人和监护人的实时位置特征信息；报警模块用于接收预警策略服务器的报警信号进行报警。
所述的预警范围包括距离阈值、虚拟电子围栏区域和人群拥挤度等级阈值；所述的预警策略包括距离预警、敏感区域预警和人群拥挤度预警，对每个被监护人都实时和并行地处理和判断。
如图2所示，所述的距离预警是指监护人与被监护人之间的距离超过一定的距离阈值时，监护人随身佩戴的智能可穿戴设备接收到预警策略服务器发送的距离预警指令。
如图3所示，所述的敏感区域预警是指被监护人进入虚拟电子围栏圈出的邮轮中某些不准许被监护人进入区域时，监护人随身佩戴的智能可穿戴设备接收到预警策略服务器发送的敏感区域预警指令。
如图4所示，人群拥挤度预警是指当被监护人所在一定区域范围内人群拥挤度等级超过一定的人群拥挤度等级阈值时，监护人佩戴的智能可穿戴设备接收到预警策略服务器发送的人群拥挤度预警指令。
所述的监护人与被监护人之间的实时距离按以下方法进行计算：
通过定位服务器得到事先导入的邮轮各层平面图、监护人与被监护人的二维坐标A(x1，y1)、B(x2，y2)，将监护人与被监护人之间的距离记为D0(AB)；
若A、B间没有遮挡物阻隔，监护人与被监护人之间的实时距离表示为：D0(AB)＝|AB|；
若A、B间有遮挡物阻隔，则在遮挡物表面寻找代替点P1、P2，使得AP1、P2B之间没有遮挡物阻隔，监护人与被监护人通过遮挡物的距离表示为：
DO(AB)＝(|AP1|+L0(P1P2)+|P2B|)
其中：L0(P1P2)为遮挡物曲线O1上两点P1、P2之间劣弧长。
若A、B间有多个遮挡物阻隔，则在必须经过的遮挡物上寻找多个代替点，将A、B和多个代替点依次连接并将各段的距离累加起来。
所述的人群拥挤度等级按以下方法进行计算：
由定位服务器得到邮轮内每层乘员的人数和位置，通过定位标签及预置的身份信息获得每层乘员包括普通乘员以及特殊乘员的人数，通过以下步骤计算人群拥挤度等级：
步骤一：将被监护人员的相邻区域记为集合Q，根据连续的时间点记为{Q1,Q2，…，Qn,…}，其中每个Qj表示第j个时刻被监护人的周边区域，j∈{1,2,…,n,…}，且为设定值，通常为以被监护人为中心、一定半径的圆形区域，并随着被监护人的移动而移动。
步骤二：实时统计Qj内船内乘员的种类及人数，并记录为普通乘员人数Aj，老人人数Bj，儿童人数Cj；
步骤三：分别给老人和儿童附加相应的权重：老人的权重λ、儿童的权重β，并计算第j个时刻被监护人的周边区域Qj内人群拥挤度R(Qj)：
R(Qj)＝Aj+λ*Bj+β*Cj j∈{1,2,…,n,…}
其中λ和β均为0到1之间的值。
步骤四：根据相应人群拥挤度表，得出第j个时刻被监护人的周边区域Qj的人群拥挤度等级，一旦超过所述的人群拥挤度等级阈值，则触发对被监护人的人群拥挤度预警。
优选的，所述的预警应用中还设有求助模块，用于监护人在收到报警信号后向管理人员求助。
系统基础数据录入和注册，包括：佩戴者身份和标签ID的对应录入、全船的船内地图信息、监护人和被监护人的授权关系、监护策略及其参数录入；其中，
所述的佩戴者身份和标签ID的对应及其录入是指，可穿戴设备中嵌有的定位标签与邮轮上的每个乘员的身份信息绑定，此部分信息的录入需要配备相应的审核机制。
所述的全船的船内地图信息包括每层邮轮甲板信息、每层邮轮各类设施区域平面图以及每层邮轮定位基站布置图。
所述的监护人和被监护人的授权关系是指，监护人佩戴的智能可穿戴设备与指定的被监护人佩戴的轻便可穿戴设备绑定在一起，没有建立监护/被监护关系的设备是彼此独立的。当轻便可穿戴设备触发预警时，与其建立了监护/被监护关系的智能可穿戴设备便会接收到预警策略服务器发送的相关预警指令。
所述的监护策略及其参数录入是指，在邮轮不同的场所设定监护人与被监护人之间的距离阈值、敏感区域电子围栏权限以及人群拥挤度阈值录入系统，当超过特定的阈值或被监护人进入敏感区域时，预警策略系统便会发出相应预警并触发智能可穿戴设备上的提示(如闪烁、鸣叫或震动等)。在计算人群拥挤度等级时，由于被监护人与普通乘员所占空间不同，设定普通乘员所占空间比例为1，老人所占空间权重为λ，儿童所占空间权重为β，该参数的录入也属于此步骤。例如，可以在本实施例中设置λ＝0.7，β＝0.3。
上述系统基础数据录入和注册中，佩戴者身份和标签ID的对应及其录入、全船的船内地图信息录入到定位服务器，用于计算佩戴者的位置特征信息；监护人和被监护人的授权关系、监护策略及其参数录入到预警策略服务器中，用于三种预警约束条件的判断和预警方式的实现。
利用上述的一种面向邮轮上特殊乘员监护的行踪预警系统实现的行踪预警方法，它包括以下步骤：
步骤一：在邮轮定位预警区域布置UWB定位基站，调整好定位基站的方位和数量，设定服务器参数、预警阈值，建立相应的区域准入权限，行踪预警系统处于初始状态。
步骤二：普通乘员佩戴智能可穿戴设备(M)，特殊乘员佩戴轻便可穿戴设备(P)，并在进入公共场所前检查所有乘员可携带设备的佩戴情况。
步骤三：定位服务器通过定位标签与所在范围内定位基站之间的距离差值计算佩戴者的位置信息，包括监护人与被监护人的实时距离，被监护人所在区域以及该区域和周围区域的人群拥挤度等级，并将实时数据发送给预警策略服务器，预警策略服务器通过比较实时数据与预警阈值决定是否发送预警指令：在安全阈值内时，预警系统处于安全状态；当超过预警阈值时或被监护人进入敏感区域时，预警策略服务器便通过船内局域网的wifi热点向与轻便可穿戴设备建立了监护/被监护关系的智能可穿戴设备(M)发送相应的预警指令。
步骤四：智能可穿戴设备收到相应的预警指令后，显示相应的预警信息并触发提示(如闪烁、鸣叫或震动等方式)，由其监护人查看预警信息后确认收到预警指令或通过点击智能可穿戴设备中的报警功能向管理人员寻求帮助，预警结束。
如图2、图3和图4所示，所述的三种行踪预警方式实现方式如下：
步骤一：在本实施例中，设定安全距离阈值为5m，人群安全拥挤度等级为IV级并建立相应区域的准入权限。
步骤二：普通乘员佩戴智能可穿戴设备(M)，特殊乘员佩戴轻便可穿戴设备(P)，并在进入公共场所前所有乘员可携带设备的佩戴情况。监护人与老人或儿童佩戴的嵌有定位标签的两种可穿戴设备发送UWB信号，定位基站接受该信号。
步骤三：本实施例中，通过定位服务器处理得到的监护人、老人或儿童的坐标以及他们所处区域的人群特征如下：
分别计算监护人与老人或儿童间的实时距离以及老人或儿童所在区域的人群拥挤度等级。
根据定位服务器提供的监护人与老人或儿童的实时坐标以及该层邮轮内部结构图，判断乘员位置情况。本实施例中，监护人与老人或儿童的相应位置如图5所示。
由图可知，监护人与老人或儿童A、B间有遮挡物阻隔，则需要在遮挡物表面寻找代替点P1、P2，使得AP1、P2B之间没有遮挡物阻隔，监护人与老人或儿童通过遮挡物的距离可表示为：
DO(AB)＝(|AP1|+L0(P1P2)+|P2B|)
其中：L0(P1P2)为遮挡物曲线O1上两点P1、P2之间劣弧长。
本实例中P1、P2两点重合，故L0(P1P2)为0，可由定位服务器得到P1(P2)点的坐标为(12，9.5)，代入算法中可得到监护人与老人或儿童通过遮挡物的距离DO(AB)＝5.19m，超过本实施例中预设安全距离阈值5m，故预警策略服务器便通过船内局域网的wifi热点向监护人佩戴的智能可穿戴设备(M)发送距离预警指令。
根据老人或儿童所在区域的人群特征，计算出相应的人群拥挤度等级。本实施例中，将老人或儿童所在区域记为Q1，并得到该区域的人群特征为普通乘员6人，老人3人，儿童4人。
由于老人、儿童与普通乘员所占空间不同，分别给老人和儿童附加相应的权重：老人所占权重λ＝0.7，儿童所占权重β＝0.3，将A＝6，B＝3，C＝4代入算法计算该区域内人群拥挤度R(Q1)：
R(Q1)＝6+0.7*3+0.3*4
可得到Q1区域内人群拥挤度R(Q1)＝9.3。
根据相应人群拥挤度等级表(预设值)，得到Q1区域的人群拥挤度等级为Ⅴ级，大于本实施例中预设的人群安全拥挤度IV级，故预警策略服务器便通过船内局域网的wifi热点向监护人佩戴的智能可穿戴设备(M)发送人群拥挤度预警指令。
本实施例中，老人或儿童未进入敏感区域，故预警策略服务器不发送敏感区域预警指令。
步骤四：本实施例中，智能可穿戴设备(M)收到两种预警指令后，显示相应的预警信息并触发提示(如闪烁、鸣叫或震动等方式)，由监护人查看预警信息后确认收到预警指令或通过点击智能可穿戴设备(M)中的报警功能向管理人员寻求帮助，预警结束。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
