CN104661308B - 一种腰带式可穿戴室内移动定位终端 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种腰带式可穿戴室内移动定位终端，所述终端包括供电模块、UWB定位模块、蓝牙传输模块、Zigbee传输模块、惯性导航模块、信息处理模块和定位腰带；UWB定位模块与蓝牙传输模块双向连接，惯性导航模块与Zigbee传输模块双向连接，蓝牙传输模块和Zigbee传输模块分别与信息处理模块连接，信息处理模块安装在定位腰带上，供电模块为所述终端中其他模块供电。本发明将UWB定位和惯性导航定位融合集成到专用的定位巡检腰带中，并且在移动定位终端误入危险区域时可以发出声光告警信号，形成一种符合电力安全规范的便携式的融合高精度无线定位技术的可穿戴设备，可以方便的实现室内危险区域工作人员的精确定位，保障人身安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种定位终端，具体涉及一种腰带式可穿戴室内移动定位终端。
背景技术
在电力设备巡检中的精确定位和引导，可以有效防止工作人员误入危险区域，保障人身安全。目前，在室内或地下的无线定位主要基于单一的无线局域网络信号强度、射频识别(RFID)、超宽带无线电(UWB)、惯性导航等无线技术。
UWB定位技术定位精度较高，可以满足电力设备巡检的定位需求。例如，申请号为201320094475.2的实用新型专利提供了一种基于超宽带无线通信技术的室内定位系统，其给出了基于超宽带无线通信技术的室内定位系统，但是定位传感器锚节点之间需要部署时间同步线，并且对移动定位终端与定位锚节点之间在非视距情况下定位精度较差的情况缺乏考虑；惯性导航定位不依赖于外部锚节点，且具有空间分辨率高的特点，但是该技术必须要有一个已知位置的初始点，在此基础上才能进行位置推算，且误差会随着运动过程而逐渐累加。
在电力设备巡检过程中，巡检人员的安全装备有严格的安全要求，现有的移动定位终端实现方案无法满足要求。
发明内容
为了解决室内单一模式定位存在盲区和误差以及移动定位终端携带不便的问题，本发明提供一种腰带式可穿戴室内移动定位终端，将UWB定位和惯性导航定位融合集成到专用的定位巡检腰带中，并且在移动定位终端误入危险区域时可以发出声光告警信号，形成一种符合电力安全规范的便携式的融合高精度无线定位技术的可穿戴设备，可以方便的实现室内危险区域工作人员的精确定位，保障人身安全。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种腰带式可穿戴室内移动定位终端，所述终端包括供电模块、UWB定位模块、蓝牙传输模块、Zigbee传输模块、惯性导航模块、信息处理模块和定位腰带；所述UWB定位模块与蓝牙传输模块双向连接，所述惯性导航模块与Zigbee传输模块双向连接，所述蓝牙传输模块和Zigbee传输模块分别与信息处理模块连接，所述信息处理模块安装在定位腰带上，所述供电模块为所述终端中其他模块供电。
所述UWB定位模块接收所述信息处理模块经蓝牙传输模块传输的控制信息，测量四个不在同一条直线上的UWB锚节点的距离信息，并将测量的距离信息经蓝牙传输模块传输到信息处理模块。
所述UWB定位模块测量并传输到信息处理模块的每一帧距离信息包括长度信息、所属节点ID和是否处于视距状态。
所述蓝牙传输模块通过无线与信息处理模块连接，其将信息处理模块传输的控制信息下发给所述UWB定位模块，并将所述UWB定位模块测量的距离信息上传给所述信息处理模块。
所述惯性导航模块将分布在空间直角坐标系的加速度计和角速度计各自感知的加速度和角速度分别进行积分累加，再根据初始点坐标得出当前的空间直角坐标。
所述Zigbee传输模块通过无线与信息处理模块连接，其将惯性导航模块测量的位置信息上传到所述信息处理模块，并将所述信息处理模块下发的初始点坐标传输给所述惯性导航模块。
所述信息处理模块经蓝牙传输模块向UWB定位模块下发控制信息，控制UWB定位模块向四个UWB锚节点发起测距请求，并判断获得的四个距离信息中是否有大于两个距离信息是处于视距状态，如果是，则采用UWB定位模块测量的距离信息定位，否则将UWB定位模块测量的上一位置的坐标信息作为惯性导航模块的初始点坐标，切换至惯性导航模块定位模式；所述信息处理模块判断当前位置空间坐标是否处于划定的危险区域，如果是，则向定位腰带发出告警信号，否则不动作。
所述供电模块为所述UWB定位模块提供5.75V～30V直流电压，为Zigbee传输模块提供2V～3.6V直流电压，为惯性导航模块提供3V～5V直流电压，为信息处理模块提供4V～5.5V直流电压；所述供电模块分别为蓝传输牙模块和定位腰带提供3.3V和5V直流电压。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明提供的基于UWB和惯性导航融合的腰带式可穿戴室内移动定位终端，改进了单一模式室内定位造成的定位精度不高的问题，解决了UWB定位易受非视距影响和惯性导航定位误差容易累积的问题；
2)针对电力系统特殊的工作环境和安全规范，提出了腰带式可穿戴室内移动定位终端，解决了将定位终端置于安全帽上易造成安全事故的现状，提高了使用的安全性和便携性；
3)腰带式可穿戴移动定位终端在误入危险区域时可以产生振动和声光告警信息，不仅可使定位终端携带人员感知到危险信号，还可以引导安全救援人员及时发现目标；
4)融合高精度无线、短距无线通信、串口通信技术，易于和现有的计算机系统实现集成。
附图说明
图1是本发明实施例中腰带式可穿戴室内移动定位终端结构框图；
图2是本发明实施例中惯性定位模块结构图；
图3是本发明实施例中信息处理模块工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，本发明提供一种腰带式可穿戴室内移动定位终端，所述终端包括供电模块、UWB定位模块、蓝牙传输模块、Zigbee传输模块、惯性导航模块、信息处理模块和定位腰带；所述UWB定位模块与蓝牙传输模块双向连接，所述惯性导航模块与Zigbee传输模块双向连接，所述蓝牙传输模块和Zigbee传输模块分别与信息处理模块连接，所述信息处理模块安装在定位腰带上，所述供电模块为所述终端中其他模块供电。
所述UWB定位模块接收所述信息处理模块经蓝牙传输模块传输的控制信息，测量四个不在同一条直线上的UWB锚节点的距离信息，并将测量的距离信息经蓝牙传输模块传输到信息处理模块。
所述UWB定位模块测量并传输到信息处理模块的每一帧距离信息包括长度信息、所属节点ID和是否处于视距状态。
所述蓝牙传输模块通过无线与信息处理模块连接，其将信息处理模块传输的控制信息下发给所述UWB定位模块，并将所述UWB定位模块测量的距离信息上传给所述信息处理模块。
如图2，所述惯性导航模块将分布在空间直角坐标系的加速度计和角速度计各自感知的加速度和角速度分别进行积分累加，再根据初始点坐标得出当前的空间直角坐标。
所述Zigbee传输模块通过无线与信息处理模块连接，其将惯性导航模块测量的位置信息上传到所述信息处理模块，并将所述信息处理模块下发的初始点坐标传输给所述惯性导航模块。
如图3，所述信息处理模块经蓝牙传输模块向UWB定位模块下发控制信息，控制UWB定位模块向四个UWB锚节点发起测距请求，并判断获得的四个距离信息中是否有大于两个距离信息是处于视距状态，如果是，则采用UWB定位模块测量的距离信息定位，否则将UWB定位模块测量的上一位置的坐标信息作为惯性导航模块的初始点坐标，切换至惯性导航模块定位模式；所述信息处理模块判断当前位置空间坐标是否处于划定的危险区域，如果是，则向定位腰带发出告警信号，否则不动作。
所述供电模块为所述UWB定位模块提供5.75V～30V直流电压，为Zigbee传输模块提供2V～3.6V直流电压，为惯性导航模块提供3V～5V直流电压，为信息处理模块提供4V～5.5V直流电压；所述供电模块分别为蓝传输牙模块和定位腰带提供3.3V和5V直流电压。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (1)
1.一种腰带式可穿戴室内移动定位终端，其特征在于：所述终端包括供电模块、UWB定位模块、蓝牙传输模块、Zigbee传输模块、惯性导航模块、信息处理模块和定位腰带；所述UWB定位模块与蓝牙传输模块双向连接，所述惯性导航模块与Zigbee传输模块双向连接，所述蓝牙传输模块和Zigbee传输模块分别与信息处理模块连接，所述信息处理模块安装在定位腰带上，所述供电模块为所述终端中其他模块供电；
所述UWB定位模块接收所述信息处理模块经蓝牙传输模块传输的控制信息，测量四个不在同一条直线上的UWB锚节点的距离信息，并将测量的距离信息经蓝牙传输模块传输到信息处理模块；
所述UWB定位模块测量并传输到信息处理模块的每一帧距离信息包括长度信息、所属节点ID和是否处于视距状态；
所述蓝牙传输模块通过无线与信息处理模块连接，其将信息处理模块传输的控制信息下发给所述UWB定位模块，并将所述UWB定位模块测量的距离信息上传给所述信息处理模块；
所述惯性导航模块将分布在空间直角坐标系的加速度计和角速度计各自感知的加速度和角速度分别进行积分累加，再根据初始点坐标得出当前的空间直角坐标；
所述Zigbee传输模块通过无线与信息处理模块连接，其将惯性导航模块测量的位置信息上传到所述信息处理模块，并将所述信息处理模块下发的初始点坐标传输给所述惯性导航模块；
所述信息处理模块经蓝牙传输模块向UWB定位模块下发控制信息，控制UWB定位模块向四个UWB锚节点发起测距请求，并判断获得的四个距离信息中是否有大于两个距离信息是处于视距状态，如果是，则采用UWB定位模块测量的距离信息定位，否则将UWB定位模块测量的上一位置的坐标信息作为惯性导航模块的初始点坐标，切换至惯性导航模块定位模式；所述信息处理模块判断当前位置空间坐标是否处于划定的危险区域，如果是，则向定位腰带发出告警信号，否则不动作；
所述供电模块为所述UWB定位模块提供5.75V～30V直流电压，为Zigbee传输模块提供2V～3.6V直流电压，为惯性导航模块提供3V～5V直流电压，为信息处理模块提供4V～5.5V直流电压；所述供电模块分别为蓝传输牙模块和定位腰带提供3.3V和5V直流电压。
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