1.一种基于儿童行驶路线进行安全预警的智能手表,其特征在于,包括电池、电源管理模块、定位模块、天线、微控制单元和通信模组;
所述电源管理模块分别与电池和微控制单元连接,所述电源管理模块用于确定电池供电方案并进行管理;
所述微控制单元分别与定位模块和通信模组连接,所述微控制单元用于获取儿童行驶路线,从定位模块获取实时定位点,在实时定位点偏离儿童行驶路线的偏离距离超过预设的偏离阈值时,发出偏离警示信息;
所述通信模组与天线连接,所述通信模组设有SIM卡槽,所述SIM卡槽内安装能够实现无线通信的SIM卡,通过SIM卡和天线将偏离警示信息发送给设定终端;
所述偏离距离采用插值法计算,过程如下:
以起点为原点构建坐标系,以纬度方向为横坐标,以经度方向为纵坐标;
将实时定位点在地图上进行标示,以起点和终点两者的经度中间值或者纬度中间值,找到经度中间值或者纬度中间值对应的儿童行驶路线上的中间点,若经度中间值或者纬度中间值对应儿童行驶路线上有多个点则以距离实时定位点最小的点作为中间点,计算起点和终点的距离 、实时定位点与中间点的两点距离 、起点与中间点连线和实时定位点与中间点连线形成的夹角 以及终点与中间点连线和实时定位点与中间点连线形成的夹角 ;
若 ,则以中间点代替起点;若 ,则以中间点代替终点;按照上述插值法计算方式进行第二次计算起点和终点的距离 和实时定位点与中间点的两点距离 ,重复上述过程至 , 为预设的距离阈值;若 ,则分为两个路段进行插值计算,即以中间点代替起点作为一个路线段和以中间点代替终点作为另一个路线段;记录每一次插值的中间点与实时定位点的两点距离形成两点距离集合PD;
取两点距离集合PD中的最小值作为偏离距离,最小值对应的儿童行驶路线上的点为距离最近点。
2.根据权利要求1所述的基于儿童行驶路线进行安全预警的智能手表,其特征在于,所述智能手表还包括加速度传感器、亮度传感器和测距传感器,所述加速度传感器、亮度传感器和测距传感器都与微控制单元连接;
所述加速度传感器用于测量儿童行驶的速度变化;
所述亮度传感器用于测量周边环境的亮度值;
所述测距传感器用于测量与儿童身体设定部位的距离。
3.根据权利要求1所述的基于儿童行驶路线进行安全预警的智能手表,其特征在于,所述智能手表还包括毫米波雷达传感器和闪光灯,所述毫米波雷达传感器和闪光灯都与微控制单元连接,所述毫米波雷达传感器用于对使用者四周车辆进行测速测距扫描,把扫描结果传输给微控制单元,当微控制单元根据扫描结果预判车辆有和使用者发生碰撞危险时,控制闪光灯立即启动发出闪光警示,提醒车辆司机刹车避险。
4.根据权利要求3所述的基于儿童行驶路线进行安全预警的智能手表,其特征在于,所述智能手表还包括扬声器、麦克风、壳体和显示屏,所述电池、电源管理模块、定位模块、天线、微控制单元和通信模组设置在壳体内侧,所述壳体设有USB接口和按键,所述显示屏镶嵌在壳体外表面,所述扬声器和麦克风都与通信模组连接;所述扬声器用于播放通信语音;
所述麦克风用于录入通信语音,所述显示屏和按键都与微控制单元连接;所述USB接口与电源管理模块或者微控制单元连接;所述显示屏用于显示电池的电量和电话号码;所述USB接口用于和数据线连接,进行充电或者数据传输;所述按键用于显示控制或者拨打电话。
5.根据权利要求3或者4所述的基于儿童行驶路线进行安全预警的智能手表,其特征在于,所述智能手表还包括震动电机,所述震动电机与微控制单元连接,用于发出震动提示。
6.一种基于儿童行驶路线进行安全预警的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S100获取地图,确定起点和终点,根据起点和终点规划儿童行驶路线,设定偏离阈值;
S200 获取基于儿童行驶路线进行安全预警的智能手表的实时定位点,当实时定位点偏离儿童行驶路线时,计算偏离距离;
S300若偏离距离超过偏离阈值,智能手表通过通信网络向设定终端发送偏离警示信息;
在S200步骤中,所述偏离距离采用插值法计算,过程如下:
以起点为原点构建坐标系,以纬度方向为横坐标,以经度方向为纵坐标;
将实时定位点在地图上进行标示,以起点和终点两者的经度中间值或者纬度中间值,找到经度中间值或者纬度中间值对应的儿童行驶路线上的中间点,若经度中间值或者纬度中间值对应儿童行驶路线上有多个点则以距离实时定位点最小的点作为中间点,计算起点和终点的距离 、实时定位点与中间点的两点距离 、起点与中间点连线和实时定位点与中间点连线形成的夹角 以及终点与中间点连线和实时定位点与中间点连线形成的夹角 ;
若 ,则以中间点代替起点;若 ,则以中间点代替终点;按照上述插值法计算方式进行第二次计算起点和终点的距离 和实时定位点与中间点的两点距离 ,重复上述过程至 , 为预设的距离阈值;若 ,则分为两个路段进行插值计算,即以中间点代替起点作为一个路线段和以中间点代替终点作为另一个路线段;记录每一次插值的中间点与实时定位点的两点距离形成两点距离集合PD;
取两点距离集合PD中的最小值作为偏离距离,最小值对应的儿童行驶路线上的点为距离最近点。
7.根据权利要求6所述的基于儿童行驶路线进行安全预警的方法,其特征在于,所述实时定位点与中间点的两点距离采用以下公式计算:上式中, 表示第n次插值的中间点与实时定位点的两点距离;表示地图比例尺;
表示实时定位点的纬度方向坐标值; 表示第n次插值的中间点的纬度方向坐标值; 表示实时定位点的经度方向坐标值; 表示第n次插值的中间点的经度方向坐标值;
所述起点和终点的距离 采用上述两点距离 计算公式通过两个端点的坐标值替代方式计算;
所述夹角 采用以下公式计算:
上式中,表示第n次的起点与中间点连线和实时定位点与中间点连线形成的夹角;表示; 表示反余弦函数; 表示第n次的中间点与实时定位点的两点距离; 表示第n次的起点与中间点的距离; 表示第n次起点与实时定位点的距离; 和 采用上述两点距离 计算公式通过两个端点的坐标值替代方式计算得到;
所述夹角 采用夹角 的计算公式,通过用构成夹角 的三个端点替代构成夹角 的三个端点进行计算。
8.根据权利要求6所述的基于儿童行驶路线进行安全预警的方法,其特征在于,根据儿童行驶路线及坐标系,建立路线模型函数,对实时定位点的最近点进行路线模型函数求导,得到儿童行驶路线的最近点的趋势向量;
智能手表检测运动的加速度及加速度的方向,得到坐标系上的加速度向量;
结合实时定位点和最近点位置关系,根据趋势向量与加速度向量对比,若预判下一时刻的偏离距离将增大,且偏离距离将增大的判断持续达到设定定位采集周期的次数阈值或者设定的时间阈值,智能手表通过通信网络向设定终端发送偏离警示信息。
9.根据权利要求6所述的基于儿童行驶路线进行安全预警的方法,其特征在于,通过毫米波雷达传感器检测智能手表与儿童身体部位的距离,若智能手表与儿童身体部位的距离超过设定限值,智能手表通过通信网络向设定终端发送警示信息。