技术摘要：
本发明涉及人群交互态势感知技术领域，提供了一种面向中小学的人群交互态势感知方法及系统，其方法包括：S1：建立第一频点用于可穿戴终端之间的通信，建立第二频点用于可穿戴终端与区域读写器之间的通信；S2：可穿戴终端从区域读写器获取当前区域内的人员数量N；S3：可  全部
背景技术：
人员交互态势原理上可以通过精确定位来实现，即如果两个学生的位置信息基本 重合，则可以认为两人发生了交互态势。目前，主流的区域(室内)  定位技术主要有两类： 1、基于外置信源的室内定位技术 这类技术的实现依赖于外置信源，主要包括超宽带(Ultra  Wide  Band ,  UWB)、 WiFi、蓝牙等。 (1)UWB UWB定位技术用来传输数据的脉冲信号功率谱密度极低、脉冲宽度极窄，因此具备 了时间分辨率高、空间穿透能力强等特点，在视距(line  of  sight,  LOS)环境下能获得优 于厘米级的测距和定位精度。就目前的情况而言，UWB 设备价格昂贵，部署成本比较高。 (2)WiFi 主要包括测距交汇法和指纹匹配法。前者是指利用信号强度衰减模型将  WiFi信 号从接入点到接收机的信号衰减强度转化为两者之间距离，采用三角定位法，根据三个以 上接入点到接收机之间的距离约束对接收机的位置进行估算。该方法优点在于无需建立维 护数据指纹库，且定位精度比后者精度高；缺点在于信号强度衰减模型与室内环境强相关， 由于室内环境复杂多变且非视距现象严重，很难获取准确的信号强度衰减模型。指纹匹配 法是将难以直接测量的位置信息和容易获取的信号特征(如无线信号强度)建立映射关系， 即对应每个室内场景的位置坐标建立专属的信号特征指纹，从而匹配估算出待测目标的空 间位置。该方法的优点在于不需要求解信道衰减模型，缺点在于指纹库的构建需要耗费大 量人力。 (3)蓝牙 与WiFi定位原理相同，蓝牙定位分为测距交汇法和指纹匹配法。由于绝大多数智 能手机终端都自带蓝牙模块，方便大范围地普及和场地设备的部署；但是基于蓝牙的定位 技术容易受到外部噪声信号的干扰，信号稳定性较差，通信范围较小。最常用的蓝牙定位技 术是基于蓝牙4.0的低功耗蓝牙技术，该技术具有低功耗、连接速度更快、传输速率高、信号 传输稳定安全无干扰等特点。但需要高密度部署蓝牙信标，加之软件费用较高，使得成本偏 高。经常与WiFi组合应用来实现室内定位的小范围区域增强。 2、基于天然信源的室内定位技术 这类技术仅依靠终端的传感器即可实现定位，包括惯性导航、地磁导航等。随着室 内定位技术的不断进步，定位精度也逐渐提高到米级甚至亚米级，开始迈入消费级市场水 平。 从上面定位技术的现状来看，或者定位精度有所偏差，或者成本较高，或者不适用 5 CN 111615095 A 说　明　书 2/11 页 学校场景(不允许携带手机等)，通过应用区域定位技术来解决校园场景下的人员交互态势 感知是存在问题的。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种面向中小学的人群交互态势感知方法 及系统，采用了短距离无线通信技术对其进行了研究并得到最终态势模型。具有定位精度 高，成本低，尤其适用于学校场景的优点。 本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种面向中小学的人群交互态势感知方法，包括以下步骤： S1：建立提供给中小学生进行穿戴的可穿戴终端，针对于所述可穿戴终端建立第 一频点用于所述可穿戴终端之间的互相通信，建立第二频点用于所述可穿戴终端与区域读 写器之间的通信，其中，所述区域读写器为设置于每一个区域内的与所述可穿戴终端进行 数据交互的设备； S2：所述可穿戴终端以所述第二频点，从所述区域读写器获取当前区域内的人员 数量N； S3：所述可穿戴终端切换至第一频点，监测当前的无线信道，当信道空闲时，向区 域内的其他的所述可穿戴终端广播发送短包，并在所述短包发送完毕后，接收记录并解析 区域内的其他的所述可穿戴终端广播的所述短包； S4：所述可穿戴终端将包括本终端的ID、记录到的区域内的所述可穿戴终端广播 的所述短包、当前的时间戳在内的信息，打包成长包，以所述第二频点发送给所述区域读写 器； S5：所述区域读写器根据一段时间内的所述长包，解析计算出当前区域的当前时 刻内的人员数量，更新当前区域内的人员数量N，并跳转至S2； S6：所述区域读写器将包括所述长包、位置信息在内的数据打包成区域态势数据 包，上传至学校综合管理平台，结合学校三维模拟地图，构建面向中小学的人群交互态势感 知模型。 进一步地，在步骤S3中，监测当前的无线信道，当信道空闲时，向区域内的其他的 所述可穿戴终端广播发送短包，具体为： 监测当前的无线信道，当信道忙时，在[1,N]中选择随机数R，启动一个休眠定时 器，使得所述可穿戴终端进入休眠等待模式，所述休眠定时器的定时时长为：TTX＝R*单位时 长，当所述休眠定时器结束时，继续监测当前的无线信道，直至信道空闲，其中，所述单位时 长为所述可穿戴终端广播所述短包的时长； 当信道空闲时，以所述第一频点，向区域内的其他的所述可穿戴终端广播发送所 述短包。 进一步地，在步骤S3中，在所述短包发送完毕后，接收记录并解析区域内的其他的 所述可穿戴终端广播的所述短包，还包括： 启动接收定时器接收区域内的其他的所述可穿戴终端广播的所述短包，其中所述 接收定时器的定时时长设置为TRX＝N*单位时长。 进一步地，所述短包的具体格式为：类型码 所述可穿戴终端的ID 求和校验码； 6 CN 111615095 A 说　明　书 3/11 页 其中，所述类型码为所述可穿戴终端的型号，并通过所述求和校验码，验证所述短 包中传输数据的准确性。 进一步地，所述长包的具体格式为：所述可穿戴终端的ID 所述区域读写器的ID 当前时间戳 解析并获得的区域内的所述可穿戴终端的所有ID的集合 CRC校验码。 进一步地，所述区域态势数据包的具体格式为：所有的接收到的所述可穿戴终端 发送的所述长包的集合 所述区域读写器的位置信息。 一种面向中小学的人群交互态势感知系统，包括：通信基础设备建立模块，区域人 员数量获取模块，短包发送与接收模块，长包发送模块，区域人员数量更新模块，交互态势 感知模型建立模块； 通信基础设备建立模块，用于建立提供给中小学生进行穿戴的可穿戴终端，针对 于所述可穿戴终端建立第一频点用于所述可穿戴终端之间的互相通信，建立第二频点用于 所述可穿戴终端与区域读写器之间的通信，其中，所述区域读写器为设置于每一个区域内 的与所述可穿戴终端进行数据交互的设备； 区域人员数量获取模块，用于提供给所述可穿戴终端以所述第二频点，从所述区 域读写器获取当前区域内的人员数量N； 短包发送与接收模块，用于提供给所述可穿戴终端切换至第一频点，监测当前的 无线信道，当信道空闲时，向区域内的其他的所述可穿戴终端广播发送短包，并在所述短包 发送完毕后，接收记录并解析区域内的其他的所述可穿戴终端广播的所述短包； 长包发送模块，用于提供给所述可穿戴终端将包括本终端的ID、记录到的区域内 的所述可穿戴终端广播的所述短包、当前的时间戳在内的信息，打包成长包，以所述第二频 点发送给所述区域读写器； 区域人员数量更新模块，用于提供给所述区域读写器根据一段时间内的所述长 包，解析计算出当前区域的当前时刻内的人员数量，更新当前区域内的人员数量N； 交互态势感知模型建立模块，用于提供给所述区域读写器将包括所述长包、位置 信息在内的数据打包成区域态势数据包，上传至学校综合管理平台，结合学校三维模拟地 图，构建面向中小学的人群交互态势感知模型。 进一步地，所述短包发送与接收模块，还包括： 短包发送单元，用于监测当前的无线信道，当信道空闲时，向区域内的其他的所述 可穿戴终端广播发送短包，具体为：监测当前的无线信道，当信道忙时，在[1,N]中选择随机 数R，启动一个休眠定时器，使得所述可穿戴终端进入休眠等待模式，所述休眠定时器的定 时时长为：TTX＝R*单位时长，当所述休眠定时器结束时，继续监测当前的无线信道，直至信 道空闲，其中，所述单位时长为所述可穿戴终端广播所述短包的时长；当信道空闲时，以所 述第一频点，向区域内的其他的所述可穿戴终端广播发送所述短包； 短包接收单元，用于在所述短包发送完毕后，接收记录并解析区域内的其他的所 述可穿戴终端广播的所述短包，其中，接收所述短包的方式为：启动接收定时器接收区域内 的其他的所述可穿戴终端广播的所述短包，所述接收定时器的定时时长设置为TRX＝N*单位 时长。 进一步地，面向中小学的人群交互态势感知系统，还包括：数据包建立模块，用于 建立包括短包、长包、区域态势数据包在内的数据包； 7 CN 111615095 A 说　明　书 4/11 页 所述数据包建立模块，进一步包括： 短包建立单元，建立所述可穿戴终端向其他所述可穿戴终端广播发送的所述短 包，所述短包的具体格式为：类型码 所述可穿戴终端的ID 求和校验码，其中，所述类型码 为所述可穿戴终端的型号，并通过所述求和校验码，验证所述短包中传输数据的准确性； 长包建立单元，建立所述可穿戴终端向所述区域读写器发送的所述长包，所述长 包的具体格式为：所述可穿戴终端的ID 所述区域读写器的ID 当前时间戳 解析并获得的 区域内的所述可穿戴终端的所有ID的集合 CRC校验码； 区域态势数据包建立单元，建立所述区域读写器向所述学校综合管理平台发送的 所述区域态势数据包，所述区域态势数据包的具体格式为：所有的接收到的所述可穿戴终 端发送的所述长包的集合 所述区域读写器的位置信息。 与现有技术相比，本发明包括以下至少一种有益效果是： (1)通过一种面向中小学的人群交互态势感知方法，包括步骤：S1：建立提供给中 小学生进行穿戴的可穿戴终端，针对于所述可穿戴终端建立第一频点用于所述可穿戴终端 之间的互相通信，建立第二频点用于所述可穿戴终端与区域读写器之间的通信，其中，所述 区域读写器为设置于每一个区域内的与所述可穿戴终端进行数据交互的设备；S2：所述可 穿戴终端以所述第二频点，从所述区域读写器获取当前区域内的人员数量N；S3：所述可穿 戴终端切换至第一频点，监测当前的无线信道，当信道空闲时，向区域内的其他的所述可穿 戴终端广播发送短包，并在所述短包发送完毕后，接收记录并解析区域内的其他的所述可 穿戴终端广播的所述短包；S4：所述可穿戴终端将包括本终端的ID、记录到的区域内的所述 可穿戴终端广播的所述短包、当前的时间戳在内的信息，打包成长包，以所述第二频点发送 给所述区域读写器；  S5：所述区域读写器根据一段时间内的所述长包，解析计算出当前区 域的当前时刻内的人员数量，更新当前区域内的人员数量N，并跳转至S2；S6：所述区域读写 器将包括所述长包、位置信息在内的数据打包成区域态势数据包，上传至学校综合管理平 台，结合学校三维模拟地图，构建面向中小学的人群交互态势感知模型。上述技术方案具有 定位精度高，成本低，并且尤其适用于中小学生等不能携带手机的应用场景。 (2)通过针对于所述可穿戴终端建立第一频点用于所述可穿戴终端之间的互相通 信，建立第二频点用于所述可穿戴终端与区域读写器之间的通信。上述技术方案中，将可穿 戴终端之间的通信，可穿戴终端与区域读写器之间的通信分开，分别在不同的频点上进行 通信，确保了各个设备之间通信能够有条不紊的进行下去。 (3)通过区域读写器将包括所述长包、位置信息在内的数据打包成区域态势数据 包，上传至学校综合管理平台，结合学校三维模拟地图，构建面向中小学的人群交互态势感 知模型。上述技术方案结合三维模拟地图，构建了面向中小学的人群交互态势感知模型，将 人群交互态势一目了然的展现在三维模型地图上，学校管理人员能够清晰的看出人群交互 的情况，不需要浪费人力去分析区域读写器上传的数据包。 (4)通过当信道忙时，在[1,N]中选择随机数R，启动一个休眠定时器，使得所述可 穿戴终端进入休眠等待模式，所述休眠定时器的定时时长为：  TTX＝R*单位时长，当所述休 眠定时器结束时，继续监测当前的无线信道，直至信道空闲，其中，所述单位时长为所述可 穿戴终端广播所述短包的时长。上述技术方案，通过选择一个随机数R，将休眠定时器的定 时时长设计为R*单位时长，由于每一次休眠的时间都不一样，能够确保每一个可穿戴终端 8 CN 111615095 A 说　明　书 5/11 页 进行通信的时间不会起冲突，避免了所有的可穿戴终端都集中到同一个时间点进行发送短 包，造成频点拥堵，可穿戴终端的短包都发送不出去的问题。 (5)通过在短包中添加求和校验码，在长包中添加CRC校验码，确保了数据包的准 确性。 附图说明 图1为本发明一种面向中小学的人群交互态势感知方法的整体流程图； 图2为本发明一种面向中小学的人群交互态势感知模型的细节流程图； 图3为本发明一种面向中小学的人群交互态势感知系统的整体结构图； 图4为本发明一种面向中小学的人群交互态势感知系统中的短包发送与接收模块 的结构图； 图5为本发明一种面向中小学的人群交互态势感知系统中的数据包建立模块的结 构图。