CN104951722A - 手持终端机、交互式室内巡检系统及交互式室内定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交互式定位技术，包括手持终端机、交互式室内巡检系统和室内定位方法。该交互式室内巡检系统包括：手持终端机，具有触发器、接收器以及网络传输模块；布置在室内的多个定位标签，用于接收所述的手持终端机发出的触发信号，并发送包含该定位标签位置信息的应答信号；上位机；布置在室内的网络通讯模块，用于在所述的网络传输模块与上位机之间完成信息交互。本发明中将触发器和接收器设置在手持终端机上，而采用的定位标签为双模标签，具有防水、耐压、使用寿命长、定位精确、误报率低的优点。

Description

手持终端机、交互式室内巡检系统及交互式室内定位方法

技术领域

本发明涉及一种室内定位系统及其定位方法。

背景技术

在多种场合中，常常用到室内定位技术对移动目标进行监控定位。现有的室内定位技术种类繁多，主要包括：

1、传统RFID标签定位，利用有源射频标签及其读卡器进行定位，射频标签分布于定位区域，不停向外发射信号，人员携带标签读写器，当到达信号覆盖范围内时，读卡器便会读到标签信息，从而确定人员所处位置。

此种方案的缺点有：精度不高，信号发射范围广，当读写器位于几个标签信号的覆盖范围内，容易误报位置信息；另外，射频标签的信号不够稳定，每个标签的信号发射距离存在较大差异，且易受周围环境影响；最后，有源标签持续发射信号，耗电量大，使用寿命短。

2、无线WIFI定位：基于无线信号（WIFI）传播蜂窝三角测量法进行定位。此种方案定位基于无线WIFI网络，定位的精度取决于WIFI网络的稳定性，而无线信号比较容易受到外界环境的干扰，从而在复杂环境下的定位精度得不到保障，系统的稳定性也容易受到天气等因素的影响。

3、超宽带定位：基于超宽带无线通信技术的定位，通过具有很陡上升和下降时间的冲击脉冲进行直接调制，从而具有GHz量级的带宽。此技术科用于室内精确定位，但是此种技术难度较大，主要不足就是传输距离较短，距离较远时，其传输效率很低。

4、视频监控定位：单纯依靠摄像头对人员进行监控。此种方案需要布置大量的摄像头，现场施工量大、成本高，其优点是画面直观，但是管理人员难以一目了然的查看多个人的位置信息，当要针对多人进行定位时，不方便，且设备维护工作量大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的问题，提供一种能耗小、定位精确、性能稳定的室内交互式定位技术。

 本发明的技术方案是，一种手持终端机，它包括：

触发器，用于持续发出包含该手持终端机的身份识别信息的触发信号；

接收器，用于接收包含有该巡检手持机的身份识别信息和位置信息的应答信号；

网络传输模块，用于将上述接收器确认应答的信息传送给上位机。

 近一步地说，所述的触发器为低频脉冲发生器。所述的触发器和接收器一体设置。

该手持终端机由被定位人员持有，持续向外发射低频信号，并接收外界应答信号，再将应答结果通过网络传输模块反馈至中央监控室。而手持终端机欠电以后，可以非常方便的充电。

本发明还提供了一种交互式室内巡检系统，所述的系统包括：

所述的手持终端机；

布置在室内的多个定位标签，用于接收所述的手持终端机发出的触发信号，并发送包含该定位标签位置信息的应答信号；

上位机；

布置在室内的网络通讯模块，用于在所述的网络传输模块与上位机之间完成信息交互。

进一步地，各所述的定位标签均包括用于接收所述的触发信号的感应器和发射应答信号的发射器。

进一步地，所述的定位标签为双模标签。

本发明还提供了一种交互式室内巡检系统，用于对有轨车辆的在库检测，该室内设有行车轨道以及位于一对轨道之间且凹陷于地面之下的地沟，所述的系统包括：所述的手持终端机；

多个定位标签组，用于接收所述的触发信号，并发送包含该定位标签位置信息的应答信号， 包括分别布置在轨道左、右两侧地面上的左、右侧地面标签组、布置在轨道地沟内的左、右侧地沟标签组，所述的手持终端机的触发器具有半径为R₁的触发信号覆盖范围，R₁小于一侧轨道到与其相对侧的地沟标签组的距离Y；

在左侧地面标签组和左侧地沟标签组之间形成左侧地面感知区域，在右侧地面标签组和右侧地沟标签组之间形成右侧地面感知区域，所述的左侧地沟标签组和右侧地沟标签组之间形成地沟感知区域。

进一步地，地面标签组到距离其同侧轨道的距离X等于或略大于触发信号覆盖半径R₁。

通过上述室内巡检系统，可以准确的分辨被定位人员的所处位置，是在地沟内还是在轨道的两侧。

本发明还包括另一技术方案是：一种交互式室内定位方法，包括如下步骤：

触发步骤，通过配置在手持终端机上的触发器持续发生覆盖半径为R的触发信号，所述的触发信号包含该手持终端机的身份识别信息；

感应步骤，通过布置在室内的多个定位标签感应手持终端机的触发信号，当定位标签进入到该手持终端机触发信号的覆盖范围内，该定位标签接收所述的触发信号并发出包含该身份识别信息和该定位标签位置信息的应答信号；

接收步骤，接收应答信号，判断所述的应答信号中的身份识别信息与该手持终端机的身份识别信息进行匹配；

上传步骤，若所述的应答信号的身份识别信息匹配，通过网络将所述的身份识别信息和位置信息传输给上位机。

本发明采用的另一技术方案是一种三维空间交互式室内定位方法，用于有轨车辆的在库巡检过程中对人员的定位，该室内设有行车轨道以及位于一对轨道之间且凹陷于地面之下的地沟，所述的定位方法包括如下步骤：

布置标签步骤：将多个所述的定位标签分成多组，包括两组分别布置在轨道的左侧和右侧地面上的地面定位标签和另外两组分别布置在轨道地沟的左侧沟底和右侧沟底的地沟定位标签；

触发步骤，通过配置在手持终端机上的触发器持续发生覆盖半径为R₁的触发信号，所述的触发信号包含该手持终端机的身份识别信息；

感应步骤，通过布置在室内的多个定位标签感应手持终端机的触发信号，当定位标签进入到该手持终端机触发信号的覆盖范围内，该定位标签接收所述的触发信号并发出包含该身份识别信息和该定位标签位置信息的应答信号；

接收步骤，接收应答信号，判断所述的应答信号中的身份识别信息与该手持终端机的身份识别信息是否匹配；

上传步骤，若所述的应答信号的身份识别信息匹配，通过网络将所述的身份识别信息和位置信息传输给上位机；

其中，两组地面定位标签到其最近的轨道的距离X略大于或等于R₁；两组地沟定位标签到与其相对的一侧轨道的距离Y大于R₁。

本发明工作原理是：本专利的定位技术采用交互式定位方式，在定位区域按一定间隔部署多个定位标签组，定位标签组中包含多个定位标签，各定位标签之间的距离以巡检定位系统所要求的定位精度决定。被定位的人员或物体携带手持终端机，手持终端机同时具有一个触发器和一个接收器，触发器发射低频脉冲，低频脉冲信号的传输距离短，因此能够精确控制传输距离，当定位标签到达触发信号的覆盖范围内时，定位标签会接收到该人员或物体携带的触发器发出的触发信号，同时定位标签会发出传输距离较远，信号较强的应答信号，应答信号被手持终端机的接收器接收，该接收器仅接收与所处手持终端机的身份信息匹配的应答信号，并将应答信号的位置信息以及身份信息反馈给上位机，从而使上位机掌握被定位人员的位置信息。

由于本发明中将发射触发信号的触发器设置在手持终端机上，而采用的定位标签为半有源标签，能够解决现有技术中定位标签耗电大、使用寿命短的缺点，本发明的定位系统具有更好的稳定性，手持终端机亏电以后可以及时充电。另外，本发明采用低频脉冲信号作为触发信号，还能够实现精确定位，避免误报。

附图说明

附图1为本发明的工作原理框图；

附图2为本发明的手持终端机的结构示意图；

附图3为本发明的在库巡检系统的工作原理示意图。

其中：11、左侧地面标签组；12、右侧地面标签组；21、左侧轨道地沟；22、右侧轨道；31、左侧地沟标签组；32、右侧地沟标签组。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例一的交互式室内定位方法具体是通过附图1所示的交互式室内巡检系统实现的，所述的系统包括：多个手持终端机、布置在室内的多个定位标签、上位机、网络通讯模块。手持终端机由被定位人员佩戴，并且每个手持终端机对应一个唯一身份识别码。该手持终端机具有触发器、接收器、网络传输模块，该触发器以一定时间间隔持续发出包含该手持终端机的身份识别码的触发信号，触发信号的覆盖半径为R₁，而接收器用于接收定位标签发出的应答信号，应答信号的覆盖半径为R₂，R₁ ≤R₂。为减少误检，并使手持终端机的结构更为紧凑，该触发器和接收器分别设置在手持终端机上，两者可以分开设置，也可以是集成在一体的。而网络传输模块用于将上述接收器确认应答的信息发送至网络通讯模块，并最终通过网络通讯模块发送给上位机，上位机通常是计算机主机或中央监控系统，用来记录或实时显示各手持终端机的移动路径、在每个定位点停留的时间信息等等。

所述的定位标签为双模标签。各所述的定位标签均包括用于接收所述的触发信号的感应器和发射应答信号的发射器。各定位标签分别布置在室内不同位置处，并且各定位标签分别对应唯一的位置信息。当持有手持终端机的被定位人员移动到定位标签附近，使定位标签处于上述触发信号的覆盖范围内，定位标签被该触发信号激活，并发送包含该定位标签位置信息的应答信号，为提高定位精确度，本发明的优选实施例中，触发器选用传输距离较近的低频脉冲发生器，而应答信号可选用双模标签。手持终端机接收到该定位标签的应答信号，首先进行身份识别，当应答信号的身份识别码与本机身份识别码匹配时，确认身份匹配成功，同时将应答信号所包含的位置信息反馈给网络传输模块，再通过网络通讯模块上传给上位机。通常该网络传输模块和网络通讯模块是指Wife通讯模块。

上述室内交互式定位系统的定位方法包括如下步骤：

触发步骤，通过配置在手持终端机上的触发器发生覆盖半径为R₁的触发信号，所述的触发信号包含该手持终端机的身份识别信息；

感应步骤，通过布置在室内的多个定位标签感应手持终端机的触发信号，手持终端机移动，当定位标签进入到该手持终端机触发信号的覆盖范围内，该定位标签接收所述的触发信号并发出包含该身份识别信息和该定位标签位置信息的应答信号，应答信号的覆盖半径为R₂，R₁ ≤R₂；

接收步骤，手持终端机接收应答信号，判断所述的应答信号中的身份识别信息与该手持终端机的身份识别信息是否匹配；

上传步骤，若所述的应答信号的身份识别信息匹配，通过网络将所述的身份识别信息和位置信息传输给上位机，满足上位机对被定位人员的监控、定位要求。

本发明的实施例二是一种三维空间的交互式室内巡检系统，用于对有轨车辆的在库检测。参见附图3所示，该室内设有行车轨道21、22以及位于一对轨道之间且凹陷于地面之下的地沟3，所述的巡检系统包括：

手持终端机，由巡检人员佩戴；

多个定位标签组，包括布置在左侧轨道21左侧的左侧地面标签组11、布置在右侧轨道22右侧的右侧地面标签组12、布置在轨道地沟3左侧的左侧地沟标签组31和布置在轨道地沟3右侧的右侧地沟标签组32；

这样在左侧地面标签组11和左侧地沟标签组31之间形成左侧地面感知区域S₁，在右侧地面标签组12和右侧地沟标签组32之间形成右侧地面感知区域S₂，所述的左侧地沟标签组31和右侧地沟标签组32之间形成地沟感知区域S₃。为了避免误报和错报，提高定位精度，在布置定位标签时满足如下条件：左侧地面标签组11到左侧轨道21的距离和右侧地面标签组12到右侧轨道22的距离为X，而X略大于手持终端机的触发信号覆盖范围R₁，X的取值范围大概在1～1.1R₁；并且，右侧地沟标签组32到左侧轨道11的距离和左侧地沟标签组31到右侧轨道12的距离为Y，R₁小于Y。因此，当手持终端机仅接收到左侧地面标签组11的应答信号，或者同时接收到左侧地面标签组11和左侧地沟标签组31的应答信号时，系统认为被定位人员处于左侧地面感知区域S₁内，在对有轨车辆的左侧区域进行检测；同理，当手持终端机仅接收到右侧地面标签组12的应答信号，或者同时接收到右侧地面标签组12和右侧地沟标签组32的应答信号时，认为被定位人员处于右侧地面感知区S₂，在对轨道车辆的右侧区域进行检测；若手持终端机同时接收到左侧地沟标签组31和右侧地沟标签组32的应答信号，则系统认为被定位人员处于地沟内，在对轨道车辆的底部进行检测。通过上述定位标签布置位置以及触发信号覆盖半径R₁的设计，使得被定位人员在上述三个感知区域内所接收的信号明确，并且而不会受到其他无关应答信号的干扰，避免上位机位置判断错误。

上述三维空间实现交互式室内定位的方法包括如下步骤：

布置标签步骤：将多个所述的定位标签分成多组，其中两组定位标签（11，12）分别布置在轨道的左侧和右侧地面上，另外两组定位标签（31，32）分别布置在轨道地沟3的左侧沟底和右侧沟底，并且使其中一侧沟底的定位标签31/32到与其相对一侧轨道22/21的距离大于触发半径R₁；

触发步骤，通过配置在手持终端机上的触发器持续发生覆盖半径为R₁的触发信号，所述的触发信号包含该手持终端机的身份识别信息；

感应步骤，通过布置在室内的多个定位标签感应手持终端机的触发信号，当定位标签进入到该手持终端机触发信号的覆盖范围内，该定位标签接收所述的触发信号并发出包含该身份识别信息和该定位标签位置信息的应答信号；

接收步骤，接收应答信号，判断所述的应答信号中的身份识别信息与该手持终端机的身份识别信息进行匹配；

上传步骤，若所述的应答信号的身份识别信息匹配，通过网络将所述的身份识别信息和位置信息传输给上位机。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手持终端机，其特征在于，它包括：

触发器，用于持续发出包含该手持终端机的身份识别信息的触发信号；

接收器，用于接收包含有该巡检手持机的身份识别信息和位置信息的应答信号；

网络传输模块，用于将上述接收器确认应答的信息传送给上位机。

2.根据权利要求1所述的手持终端机，其特征在于：所述的触发器为低频脉冲发生器。

3.根据权利要求1所述的手持终端机，其特征在于：所述的触发器和接收器一体设置。

4.一种交互式室内巡检系统，其特征在于，所述的系统包括：

如权利要求1～3所述的手持终端机；

布置在室内的多个定位标签，用于接收所述的触发信号，并发送包含该定位标签位置信息的应答信号；

上位机；

布置在室内的网络通讯模块，用于在所述的网络传输模块与上位机之间完成信息交互。

5.根据权利要求4所述的交互式室内巡检系统，其特征是：各所述的定位标签均包括用于接收所述的触发信号的感应器和发射应答信号的发射器。

6.根据权利要求5所述的交互式室内巡检系统，其特征是：所述的定位标签为双模标签。

7.一种交互式室内巡检系统，用于对有轨车辆的在库检测，该室内设有行车轨道以及位于一对轨道之间且凹陷于地面之下的地沟，其特征是，所述的系统包括：如权利要求1～3所述的手持终端机；

多个定位标签组，用于接收所述的触发信号，并发送包含该定位标签位置信息的应答信号， 包括分别布置在轨道左、右两侧地面上的左、右侧地面标签组、布置在轨道地沟内的左、右侧地沟标签组，所述的手持终端机的触发器具有半径为R₁的触发信号覆盖范围，R₁小于一侧轨道到与其相对侧的地沟标签组的距离Y；

在左侧地面标签组和左侧地沟标签组之间形成左侧地面感知区域，在右侧地面标签组和右侧地沟标签组之间形成右侧地面感知区域，所述的左侧地沟标签组和右侧地沟标签组之间形成地沟感知区域。

8.根据权利要求7所述的交互式室内巡检系统，其特征是: 地面标签组到距离其同侧轨道的距离X等于或略大于触发信号覆盖半径R₁。

9.一种交互式室内定位方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

触发步骤，通过配置在手持终端机上的触发器持续发生触发信号，所述的触发信号包含该手持终端机的身份识别信息；

感应步骤，通过布置在室内的多个定位标签感应手持终端机的触发信号，当定位标签进入到该手持终端机触发信号的覆盖范围内，该定位标签接收所述的触发信号并发出包含该身份识别信息和该定位标签位置信息的应答信号；

接收步骤，接收应答信号，判断所述的应答信号中的身份识别信息与该手持终端机的身份识别信息是否匹配； 

上传步骤，若所述的应答信号的身份识别信息匹配，通过网络将所述的身份识别信息和位置信息传输给上位机。

10. 一种三维空间交互式室内定位方法，用于有轨车辆的在库巡检过程中对人员的定位，

该室内设有行车轨道以及位于一对轨道之间且凹陷于地面之下的地沟，其特征在于，所述的定位方法包括如下步骤：

布置标签步骤：将多个所述的定位标签分成多组，包括两组分别布置在轨道的左侧和右侧地面上的地面定位标签和另外两组分别布置在轨道地沟的左侧沟底和右侧沟底的地沟定位标签；

触发步骤，通过配置在手持终端机上的触发器持续发生覆盖半径为R₁的触发信号，所述的触发信号包含该手持终端机的身份识别信息；

感应步骤，通过布置在室内的多个定位标签感应手持终端机的触发信号，当定位标签进入到该手持终端机触发信号的覆盖范围内，该定位标签接收所述的触发信号并发出包含该身份识别信息和该定位标签位置信息的应答信号；

接收步骤，接收应答信号，判断所述的应答信号中的身份识别信息与该手持终端机的身份识别信息是否匹配； 

上传步骤，若所述的应答信号的身份识别信息匹配，通过网络将所述的身份识别信息和位置信息传输给上位机；

其中，两组地面定位标签到其最近的轨道的距离X略大于或等于R₁；两组地沟定位标签到与其相对的一侧轨道的距离Y大于R₁。