CN103399333B - 一种可移动无线定位方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可移动无线定位方法及系统。当发生灾情时，抢险人员将三个或三个以上无线定位桩固定在事故区域的周围并打开电源，指挥中心的电脑或手持设备通过无线通讯方式获得各无线定位桩的位置及它们之间的距离，划定事故区域范围；当佩戴位置跟踪器的人员进入划定区域时，每个无线定位桩都能收到位置跟踪器发出的微波信号，计算出位置跟踪器距离本无线定位桩的距离，并将该距离信息发送的到指挥中心的电脑或手持设备中；指挥中心的电脑或手持设备根据这些信息，计算出位置跟踪器在划定区域的相对位置及其运行轨迹。无线定位桩可同时跟踪多个不同编号的位置跟踪器，并将其距离信息分类发送到指挥中心，从而使指挥中心能够进行准确调度。

Description

一种可移动无线定位方法及系统

技术领域

本发明涉及无线定位领域，特别涉及一种可移动无线定位方法及系统。

背景技术

当灾难发生时，险情现场通常是在未知并不确定的区域，无法事先设置固定的定位系统对抢险人员的位置进行定位。而抢险人员在危险现场的位置对抢险指挥人员而言是相当重要的，通过获得抢险人员的位置信息，可以帮助现场指挥人员更好的指挥，并降低抢险人员的伤亡概率，同时指挥险情区域人员逃生。

中国实用新型申请201220616901.X公开了一种矿井井下人员的定位设备，它包括：置于井下人员身上的定位卡；至少两个对定位卡进行定位并得到第一距离的定位辅站；与所述定位辅站一一对应、并对定位卡进行定位并得到第二距离，根据第一距离和第二距离得到精确位置信息的定位主站；对所述精确位置信息进行传输的传输分站；所述定位主站之间依次连接，依次连接后的定位主站与所述传输分转连接，所述定位辅站位于所述相对应的定位主站的固定一侧。

中国发明申请201110416874.1公开了一种利用室内无线定位技术的消防救援方法。当发生火警时，每个受困人员利用手中的智能手机或保存在办公室内的配置移动终端，连通安装在大楼内的无线通信基站，通过智能手机或移动终端与无线通信基站之间的双向通讯来确定智能手机或移动终端的物理位置，然后将智能手机或移动终端的位置信息及身份信息通过无线通信基站接收并发送到监控主机，监控主机利用无线通信基站收集消防员的位置信息，监控主机同时收集布设在大楼中的所有烟雾传感器和防火门的传感器的信息，将相关信息发送到火场里的受困人员和救援人员手中。

上述实用新型和发明都能够对抢险人员的位置进行定位，并帮助抢险指挥人员进行指挥救险。但是它们均依赖事先安装固定好的定位系统，当险情发生在未知区域，且该区域并没有事先安装定位系统，或者该区域事先安装好的定位装置被损毁时，以上两种方案均不适用。因此，研究在任何险情现场临时根据现场情况灵活设置定位系统显得至关重要，具有实际意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种可移动无线定位方法及系统，从而快速响应险情，为及时做出抢险决策提供必要的依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种可移动无线定位方法，包括：

1）在划定区域的周边放置三个或三个以上无线定位桩，并与指挥中心的电脑或手持设备组成无线通信网络；

2）无线定位桩通过其GPS模块获得自身的地理位置信息，无线定位桩将该地理位置信息加上本无线定位桩的标记信息后，通过其第一无线模块发送到指挥中心的电脑或手持设备上，同时指挥中心的电脑或手持设备的定位跟踪软件通过各个无线定位桩的位置信息确定划定区域的范围；

3）在划定区域内还有一个或多个位置跟踪器，每个无线定位桩分别接收各个位置跟踪器所实时发送的指定微波信号；每个无线定位桩根据各个指定微波信号计算出对应的位置跟踪器与本无线定位桩的实时距离，并将各个位置跟踪器的实时距离存入自身的存储器中，而后加上本无线定位桩的标记信息后，通过其第一无线模块发送到指挥中心的电脑或手持设备上；

4）指挥中心的电脑或手持设备接收到各个无线定位桩发出的信息后，通过其定位跟踪软件模拟出各个位置跟踪器的相对位置及其移动轨迹，并在其显示设备上显示出来；

5）指挥中心的电脑或手持设备还通过无线定位桩对指定的位置跟踪器发出指令；

6）各个位置跟踪器实时监听无线定位桩所发送的指令；当接收到指令时，位置跟踪器先判断是否针对本设备的指令，若否，则丢弃，若是，则保存该指令，并发出警示。

步骤1）中，无线定位桩在上电启动后，与指挥中心的电脑或手持设备通信之前，先进行自检，检查其第一无线模块及GPS模块通信等是否工作正常，若存在故障，则提供故障信息，若正常则进入正常工作模式。

正常工作模式开始后，无线定位桩与指挥中心的电脑或手持设备进行通信检查，并进行时间同步，确保各个无线定位桩的时间与指挥中心的电脑或手持设备系统时间一致。

每个无线定位桩设有唯一的第一设备编号作为该无线定位桩的标记信息；步骤2）中，无线定位桩向指挥中心的电脑或手持设备发送的信息中，包含该第一设备编号，以便于指挥中心的电脑或手持设备区分不同的无线定位桩。

每个位置跟踪器设有唯一的第二设备编号；步骤3）中，位置跟踪器所发送的指定微波信号包含该第二设备编号，当无线定位桩接收到多个位置跟踪器发送的指定微波信号时，根据不同的第二设备编号分别计算各个位置跟踪器的距离信息，之后，无线定位桩向指挥中心的电脑或手持设备发送的距离信息中，同样包含该第二设备编号，以便于指挥中心的电脑或手持设备区分不同位置跟踪器的距离信息。

步骤5）中，指挥中心的电脑或手持设备的指令被发送前，封装有目标第二设备编号，指向特定的位置跟踪器；因此，步骤6）中，当位置跟踪器接收到指令时，先对比指令中包含的目标第二设备编号与其自身的第二设备编号是否一致，若否，则丢弃，若是，则保存该指令，并发出示警。

一种可移动无线定位系统，包括：指挥中心的电脑或手持设备、可移动的无线定位桩、位置跟踪器；

所述指挥中心的电脑或手持设备用来接收所述无线定位桩发送的距离信息、通过所安装的定位跟踪软件计算不同位置跟踪器的位置信息、显示各个位置跟踪器的位置及其移动轨迹、向无线定位桩发送指向特定位置跟踪器的指令；

所述无线定位桩包括方便拆装的微波天线、固定装置和电子设备；其中，所述固定装置包括地面固定装置、用于安装和固定所述电子设备的保护外壳，所述电子设备包括第一控制板、第一显示屏、第一无线模块、GPS模块、第一操作按键、第一电源控制模块；所述第一控制板分别连接第一显示屏、第一无线模块、GPS模块、第一操作按键和第一电源控制模块，控制各个部件的操作；所述第一电源控制模块为整个电子设备供电；所述第一显示屏用于参数设置显示、工作状态显示；所述第一无线模块用于与指挥中心的电脑或手持设备通信及与位置跟踪器通信，通过与位置跟踪器进行无线通信，进而计算出该位置跟踪器与本无线定位桩的距离，之后将该距离信息发送到指挥中心的电脑或手持设备上；所述GPS模块用于获取无线定位桩自身所在的地理位置信息；所述第一操作按键用于设置无线定位桩的工作参数、开关机、报警信息清除；

所述位置跟踪器包括第二控制板、第二无线模块、第二显示屏、第二操作按键、蜂鸣器和第二电源控制模块；所述第二控制板分别连接第二无线模块、第二显示屏、第二操作按键、蜂鸣器和第二电源控制模块，控制它们的操作；所述第二电源控制模块为整个位置跟踪器供电；所述第二无线模块用于与无线定位桩进行通信，向无线定位桩发送微波信号或接收处理来自无线定位桩的指令；所述第二显示屏用于显示工作状态、设置参数显示、特定指挥信息显示；所述第二操作按键用于开关机、参数设置；所述蜂鸣器可以发出不同频率的声音，进行示警。

所述电子设备还包括第一指示灯，所述第一指示灯连接所述第一控制板，由所述第一电源控制模块供电，用于显示工作状态，包括故障或报警时，按一定频率闪烁。

所述位置跟踪器还包括第二指示灯，所述第二指示灯连接所述第二控制板，由所述第二电源控制模块供电，用于显示工作状态及故障状态。

所述无线定位桩还包括有线通信接口，用于连接指挥中心的电脑或手持设备，与其进行有线通信。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的一种可移动无线定位方法及系统，在灾难救险过程中，通过灵活拆装的设计，可以让抢险部门快速布置一套抢险人员在现场的实时位置跟踪系统，快速获得抢险人员的位置信息，从而帮助现场指挥人员更好的了解现场及周边状况，及时做出合适的处理和报警方案，降低抢险人员伤亡概率。

附图说明

图1为本发明的系统各装置分布示意图；

图2为本发明中电子设备结构示意图。

具体实施方式

实施例，

如图1所示，本发明的一种可移动无线定位方法，包括：

1）在划定区域的周边放置三个或三个以上无线定位桩2（一般为4个，如图1所示），并与指挥中心的电脑或手持设备1组成无线通信网络；也就是使无线定位桩2与指挥中心的电脑或手持设备1之间能够进行正常通信；

2）无线定位桩2通过其GPS模块获得自身的地理位置信息，无线定位桩2将该地理位置信息加上本无线定位桩2的标记信息后，通过其第一无线模块发送到指挥中心的电脑或手持设备1上，同时指挥中心的电脑或手持设备1的定位跟踪软件通过各个无线定位桩2的位置信息确定划定区域的范围；

3）在划定区域内还有一个或多个位置跟踪器3（即一个或多个抢险人员佩戴位置跟踪器3进入险情的划定区域），每个无线定位桩2分别接收各个位置跟踪器3所实时发送的指定微波信号；每个无线定位桩2根据各个指定微波信号计算出对应的位置跟踪器3与本无线定位桩2的实时距离（采用基于Zigbee无线通信中的RSSI值计算及微波相位变化计数混合测距方式），并将各个位置跟踪器3的实时距离存入自身的存储器中，而后加上本无线定位桩2的标记信息后，通过其第一无线模块发送到指挥中心的电脑或手持设备1上；

4）指挥中心的电脑或手持设备1接收到各个无线定位桩2发出的信息后，通过其定位跟踪软件模拟出各个位置跟踪器3的相对位置及其移动轨迹，并在其显示设备上显示出来；指挥中心的指挥人员通过该位置信息了解险情情况、提出救险方案；

5）确定救险方案后，指挥中心的电脑或手持设备1通过无线定位桩2对指定的位置跟踪器3发出指令；

6）各个位置跟踪器3实时监听无线定位桩2所发送的指令；当接收到指令时，位置跟踪器3先判断是否针对本设备的指令，若否，则丢弃，若是，则保存该指令，并发出警示，以提醒佩戴该位置跟踪器3的抢险人员注意该指令信息。

步骤1）中，无线定位桩2在上电启动后，与指挥中心的电脑或手持设备1通信之前，先进行自检，检查其第一无线模块及GPS模块通信等是否工作正常，若存在故障，则提供故障信息，若正常则进入正常工作模式。

正常工作模式开始后，无线定位桩2与指挥中心的电脑或手持设备1进行通信检查，并进行时间同步，确保各个无线定位桩2的时间与指挥中心的电脑或手持设备1系统时间一致。

每个无线定位桩2设有唯一的第一设备编号作为该无线定位桩2的标记信息；步骤2）中，无线定位桩2向指挥中心的电脑或手持设备1发送的信息中，包含该第一设备编号，以便于指挥中心的电脑或手持设备1区分不同的无线定位桩2。

每个位置跟踪器3设有唯一的第二设备编号；步骤3）中，位置跟踪器3所发送的指定微波信号包含该第二设备编号，当无线定位桩2接收到多个位置跟踪器3发送的指定微波信号时，根据不同的第二设备编号分别计算各个位置跟踪器3的距离信息，之后，无线定位桩2向指挥中心的电脑或手持设备1发送的距离信息中，同样包含该第二设备编号，以便于指挥中心的电脑或手持设备1区分不同位置跟踪器3的距离信息。

步骤5）中，指挥中心的电脑或手持设备1的指令被发送前，封装有目标第二设备编号，指向特定的位置跟踪器3；因此，步骤6）中，当位置跟踪器3接收到指令时，先对比指令中包含的目标第二设备编号与其自身的第二设备编号是否一致，若否，则丢弃，若是，则保存该指令，并发出示警，提醒佩戴该位置跟踪器3的人员注意该指令信息。从而现场指挥人员能够通过指挥中心的电脑或手持设备1对特定的人员进行准确的调度。

上述实施例中，位置跟踪器3与无线定位桩2之间、无线定位桩2与指挥中心的电脑或手持设备1之间均采用Zigbee无线通信方式。但本发明并不局限于此，无线定位桩2与指挥中心的电脑或手持设备1之间也可以采用有线通信方式如USB、LAN、RS232或RS485方式进行通信。

位置跟踪器3可以固定在服装上或头盔上或腰带上或任何其他抢险人员方便佩戴的位置。

如图1和图2所示，本发明还提供了一种可移动无线定位系统，包括：指挥中心的电脑或手持设备1、可移动的无线定位桩2、位置跟踪器3；

所述指挥中心的电脑或手持设备1用来接收所述无线定位桩2发送的距离信息、通过所安装的定位跟踪软件计算不同位置跟踪器3的位置信息、显示各个位置跟踪器3的位置及其移动轨迹、向无线定位桩2发送指向特定位置跟踪器3的指令；所述定位跟踪软件具有简易位置标示地图、当前连接设备管理、指令控制、历史记录存储等功能，当指挥中心的电脑或手持设备1接收到无线定位桩2提供的不同第二设备编号的位置跟踪器3的距离信息时，该软件通过计算，将各个位置跟踪器3的位置信息通过图示或数据的形式显示在指挥中心的电脑或手持设备1屏幕上；且该软件能够存储各个位置跟踪器3的历史数据，勾画出各个位置跟踪器3的运行过程，并能够针对指定第二设备编号的位置跟踪器3发出指令；

所述无线定位桩2包括方便拆装的微波天线21、固定装置22和电子设备23，如图1所示；其中，所述固定装置21包括地面固定装置、用于安装和固定所述电子设备的保护外壳，所述电子设备23包括第一控制板231、第一显示屏232、第一无线模块233、GPS模块234、第一操作按键235、第一电源控制模块236，如图2所示；所述第一控制板231分别连接第一显示屏232、第一无线模块233、GPS模块234、第一操作按键235和第一电源控制模块236，控制各个部件的操作；所述第一电源控制模块236为整个电子设备23供电；所述第一显示屏232用于参数设置显示、工作状态显示；所述第一无线模块233用于与指挥中心的电脑或手持设备1通信及与位置跟踪器3通信，通过与位置跟踪器3进行无线通信，进而计算出该位置跟踪器3与本无线定位桩2的距离，之后将该距离信息发送到指挥中心的电脑或手持设备1上；所述GPS模块234用于获取无线定位桩2自身所在的地理位置信息；所述第一操作按键235用于设置无线定位桩2的工作参数、开关机、报警信息清除；

所述位置跟踪器3包括第二控制板、第二无线模块、第二显示屏、第二操作按键、蜂鸣器和第二电源控制模块（未图示）；所述第二控制板分别连接第二无线模块、第二显示屏、第二操作按键、蜂鸣器和第二电源控制模块，控制它们的操作；所述第二电源控制模块为整个位置跟踪器3供电；所述第二无线模块用于与无线定位桩2进行通信，向无线定位桩2发送微波信号或接收处理来自无线定位桩2的指令；所述第二显示屏用于显示工作状态、设置参数显示、特定指挥信息显示；所述第二操作按键用于开关机、参数设置；所述蜂鸣器可以发出不同频率的声音，进行示警。

所述微波天线21可采用方便拆装的金属鞭状天线。

所述固定装置22的地面固定装置可为收缩的三角金属支撑架或配重板式地面固定装置；所述无线定位桩2体积小、能够方便地收起及搬运，通常被放置在营救车上运输，当到达目的地时，无线定位桩2即可通过其三角支架或固定底盘被快速放置；所述保护外壳可采用防火防尘的金属外壳，从而使无线定位桩2能够在火警等恶劣环境中工作。

所述电子设备23还包括第一指示灯237，所述第一指示灯237连接所述第一控制板231，由所述第一电源控制模块236供电，用于显示工作状态，包括故障或报警时，按一定频率闪烁。所述无线定位桩2为避免被移动被破坏，当无线定位桩2自身的位置被移动或机箱被打开或受到其他破坏时，无线定位桩2可以通过其报警系统（如第一指示灯237或其他声光报警系统）进行报警，并可将破坏信息反馈到指挥中心的电脑或手持设备1上，从而指挥中心的指挥人员能够根据相应的信息进行及时准确的处理。

所述位置跟踪器3还包括第二指示灯，所述第二指示灯连接所述第二控制板，由所述第二电源控制模块供电，用于显示工作状态及故障状态。

所述无线定位桩2还包括有线通信接口238，所述有线通信接口238一头连接在第一控制板231上，另一头用于连接指挥中心的电脑或手持设备1，与其进行有线通信。指挥中心的电脑或手持设备1通过该接口238可以对无线定位桩2进行复位、调试、故障诊断；并且指挥中心的电脑或手持设备1与无线定位桩2通过该接口238的有线通信也可以替代无线通信功能。有线通信接口238可以通过USB、LAN、RS232或RS485方式进行通信。

所述第一电源控制模块236可采用高能可充电锂电池供电，一次性饱和充电后，可持续工作1周以上。同时，所述第一电源控制模块236还可以检测锂电池的电量，当电池余量只有电池总量的10%时，通过第一显示屏232及第一指示灯237进行示警，还可以通过第一无线模块233或有线通信接口238通知指挥中心的电脑或手持设备1。

在具体实施过程中，当险情发生时，抢险人员从车上取出4个无线定位桩2放置于险情区域的4个角落，并打开电源开关，同时，指挥中心的电脑或手持设备1也上电开机及运行其定位跟踪软件，等待无线定位桩2的发出的信息。

各个无线定位桩2控制电路上电后，先进行自检，检查其第一无线模块233及GPS模块234通信等是否工作正常，若存在故障，则提供故障信息（如使第一指示灯237闪烁），若正常则进入正常工作模式。

在正常工作模式开始后，各个无线定位桩2与指挥中心的电脑或手持设备1进行通信检查，并与指挥中心的电脑或手持设备1进行时间同步，确保各无线定位桩2的时间与指挥中心的电脑或手持设备1系统时间一致。

各个无线定位桩2通过其GPS模块234获得地理位置信息，之后，无线定位桩2将自身的位置信息通过其第一无线模块233上报到指挥中心的电脑或手持设备1，指挥中心的电脑或手持设备1上所安装的定位跟踪软件通过各个无线定位桩2的位置信息确定险情区域。

当佩戴位置跟踪器3的人员进入险情区域时，无线定位桩2分别接收到各个位置跟踪器3实时发出的指定微波信号，根据该指定微波信号计算出佩戴该指定位置跟踪器3的相应人员距离本无线定位桩2的实时距离，并将该实时距离信息存入自身的存储器中，且上传到指挥中心的电脑或手持设备1中。当多个抢险人员佩戴位置跟踪器3进入险情区域时，无线定位桩2可以跟踪不同第二设备编号的位置跟踪器3分别计算距离信息。

指挥中心的电脑或手持设备1接收到无线定位桩2发出的信息后，可以通过定位跟踪软件模拟出相应编号的位置跟踪器3的相对位置，这样指挥中心可以通过进入险情区域人员的位置信息了解险情情况，确定救险方案等，之后，指挥中心的电脑或手持设备1可以通过无线定位桩2对特定编号的位置跟踪器3发出指令。

当抢险完成后，抢险人员只需要直接关闭无线定位桩2的电源，拆下天线21，收起支撑架22，将无线定位桩1放回运输车即可。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种无线定位方法及系统，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (3)

1.一种可移动无线定位方法，其特征在于，包括：

1)在划定区域的周边放置三个或三个以上无线定位桩，并与指挥中心的电脑或手持设备组成无线通信网络；

2)无线定位桩通过其GPS模块获得自身的地理位置信息，无线定位桩将该地理位置信息加上本无线定位桩的标记信息后，通过其第一无线模块发送到指挥中心的电脑或手持设备上，同时指挥中心的电脑或手持设备的定位跟踪软件通过各个无线定位桩的位置信息确定划定区域的范围；

3)在划定区域内还有一个或多个位置跟踪器，每个无线定位桩分别接收各个位置跟踪器所实时发送的指定微波信号；每个无线定位桩根据各个指定微波信号计算出对应的位置跟踪器与本无线定位桩的实时距离，并将各个位置跟踪器的实时距离存入自身的存储器中，而后加上本无线定位桩的标记信息后，通过其第一无线模块发送到指挥中心的电脑或手持设备上；

4)指挥中心的电脑或手持设备接收到各个无线定位桩发出的信息后，通过其定位跟踪软件模拟出各个位置跟踪器的相对位置及其移动轨迹，并在其显示设备上显示出来；

5)指挥中心的电脑或手持设备还通过无线定位桩对指定的位置跟踪器发出指令；

6)各个位置跟踪器实时监听无线定位桩所发送的指令；当接收到指令时，位置跟踪器先判断是否针对本设备的指令，若否，则丢弃，若是，则保存该指令，并发出警示；

每个无线定位桩设有唯一的第一设备编号作为该无线定位桩的标记信息；步骤2)中，无线定位桩向指挥中心的电脑或手持设备发送的信息中，包含该第一设备编号，以便于指挥中心的电脑或手持设备区分不同的无线定位桩；

每个位置跟踪器设有唯一的第二设备编号；步骤3)中，位置跟踪器所发送的指定微波信号包含该第二设备编号，当无线定位桩接收到多个位置跟踪器发送的指定微波信号时，根据不同的第二设备编号分别计算各个位置跟踪器的距离信息，之后，无线定位桩向指挥中心的电脑或手持设备发送的距离信息中，同样包含该第二设备编号，以便于指挥中心的电脑或手持设备区分不同位置跟踪器的距离信息；

步骤5)中，指挥中心的电脑或手持设备的指令被发送前，封装有目标第二设备编号，指向特定的位置跟踪器；因此，步骤6)中，当位置跟踪器接收到指令时，先对比指令中包含的目标第二设备编号与其自身的第二设备编号是否一致，若否，则丢弃，若是，则保存该指令，并发出示警。

2.如权利要求1所述的一种可移动无线定位方法，其特征在于，步骤1)中，无线定位桩在上电启动后，与指挥中心的电脑或手持设备通信之前，先进行自检，检查其第一无线模块及GPS模块通信是否工作正常，若存在故障，则提供故障信息，若正常则进入正常工作模式。

3.如权利要求2所述的一种可移动无线定位方法，其特征在于，正常工作模式开始后，无线定位桩与指挥中心的电脑或手持设备进行通信检查，并进行时间同步，确保各个无线定位桩的时间与指挥中心的电脑或手持设备系统时间一致。