CN106646336A - 一种人员定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种人员定位系统和方法，所述系统应用在室内或建筑物中，并且所述系统包括：定位标签，其被佩戴在定位对象上，并配置为获取并发送定位信息；定位基站，其配置为接收所述定位信息，并发送至定位解析部；所述定位解析部配置为解析所述定位信息中的位置信息；虚拟部，其配置为接收所述位置信息，并根据所述位置信息以及存储在其中的关于所述室内和建筑物的结构模型，虚拟出佩戴所述定位标签的定位对象在所述结构模型的位置。本发明能够将定位对象的位置信息虚拟到建立的结构模型中，从而虚拟出各定位对象在结构模型中的位置，以进行监控。

Description

一种人员定位系统和方法

技术领域

本发明涉及室内和建筑物内的人员定位，特别涉及一种人员定位系统和方法。

背景技术

BIM(Building Information Modeling)，即建筑信息模型，是计算机辅助设计技术基础上发展起来的三维信息集成技术。BIM技术本身具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性的特点。BIM的实质是一套数据服务体系，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达，记录了工程项目的规划、设计、施工各阶段的数据信息，包括几何物理性能、数量、时间等，并将所有数据信息传递至运营维护阶段，为后期的运维管理持续发挥作用。

GIS(Geographic Information System)，即地理信息系统，是以地理空间数据为对象的空间分析技术，其核心的特征是对地形地貌和现有建筑物分布的描述。在地铁规划选线、施工及运营阶段等诸多阶段，通过对地理空间数据的综合分析，方便快速地获取信息，并以图形、数字和多媒体等方式来表示结果，在地铁工程建设中发挥出越来越重要的作用。

BIM和GIS都是信息模拟技术，BIM提供的建筑信息数据丰富，侧重于对建筑物自身框架和内部详细组成的三维体现；GIS则包含大量的场地信息，可以呈现出建筑的外部空间信息。BIM和GIS的融合，实现了细化的局部结构与整体的周边环境的融合，提供一种多维沉浸式的虚拟场景。

地铁暗挖工程具有施工环境复杂恶劣、群洞效应明显、受力转换频繁、工种危险系数高、工作人员人数多等特点，加之周边地层中不良地质、水文情况的不确定性，结构上方尤其是市政雨污水管线使用中的渗漏情况不明等多种不可预知因素的存在，从而容易引发安全事故，地铁暗挖施工存在很大的风险。为了确保地铁的施工安全和施工人员的生命安危，

迫切需要一种能够在暗挖场地内对施工人员进行高效、准确定位的方法。

传统的室内无线定位方法使用RFID、WiFi、蓝牙及ZigBee等技术，基于接收信号强度法(RSSI)来对标签位置进行粗略估计，定位精度低，且容易受到干扰，定位稳定性难，仅能够将暗挖隧道施工人员定位到一定的范围内，但无法实时获取人员的精确位置，且施工量大，调试复杂，难以满足建设单位对地铁暗挖施工人员定位的实际需求。

发明内容

本发明实施例提供了一种能够实时监测在室内和建筑物内的人员的位置信息的人员定位系统和方法。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了如下的技术方案：

一种人员定位系统，所述系统应用在室内或建筑物中，并且所述系统包括：

定位标签，其被佩戴在定位对象上，并配置为获取并发送定位信息；

定位基站，其配置为接收所述定位信息，并发送至定位解析部；

所述定位解析部配置为解析所述定位信息中的位置信息；

虚拟部，其配置为接收所述位置信息，并根据所述位置信息以及存储在其中的关于所述室内和建筑物的结构模型，虚拟出佩戴所述定位标签的定位对象在所述结构模型的位置。

其中，所述虚拟部还配置为基于对应于所述定位标签的信息的变化，绘制关于所述定位对象的位置的移动曲线。

其中，所述虚拟部还进一步配置为在判断所述定位对象在所述结构模型的特定区域时，生成报警信号。

其中，所述虚拟部还通过所述定位基站向所述定位标签发送提醒信号，且所述定位标签根据所述提醒信号执行报警操作。

其中，所述定位标签上还设置有报警触发部，其配置为在被触发时执行报警操作。

其中，所述基站和所述定位解析部之间设置有无线网桥和交换机，以适配不同的网络之间的通信。

其中，所述定位基站利用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为所述定位信息的定位载波进行传输。

其中，所述定位信息包括所述定位标签检测到的位置信息以及关于所述定位对象的唯一标识信息。

其中，所述系统还包括存储部，其配置为实时的对应存储所述定位对象和关于所述定位对象的定位信息。

本发明还提供了一种人员定位方法，所述方法应用在如上所述的人员定位系统中，并且包括以下步骤：

S1：定位基站接收来自定位标签获取的定位信息，并将所述定位信息发送至定位解析部；

S2:所述定位解析部对所述定位信息进行解析，获取其中的位置信息；

S3：虚拟部利用所述位置信息以及存储在其中的关于所述室内和建筑物的结构模型，虚拟出佩戴所述定位标签的定位对象在所述结构模型中的位置。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果在于：

1、本发明实施例可以精确的定位室内或建筑物内带有定位标签的定位对象，并虚拟出所述定位对象的位置，具有很好的用户体验，并且为室内或建筑物甚至矿场等危险区域的施工也带来的方便，具有很好的监控作用，提供了安全保障；

2、本发明实施例可以基于BIM-GIS虚拟场景的来实现，其使用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位载波，是无线定位领域的定位精度最高、性能最为稳定的技术。在频域上，由于其占用的频带较宽，且无线功率密度较低，对于其他的无线设备来说相当于噪声信号，不会对其造成干扰，也加强了自身的抗干扰性，能够实现对人员的实时高精度定位，精度高达15～30cm，系统容量大，实时性好，无漏卡；而且系统独有的高定位精度在发生事故时可以进行精确灾后急救，具有巨大价值。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种人员定位系统的原理框图；

图2为本发明另一实施例中的一种人员定位系统的原理框图；

图3为本发明实施例中的一种人员定位方法的流程图。

附图标记说明

1-定位标签 2-定位基站

3-定位解析部 4 虚拟部

具体实施方式

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行详细的说明，但不作为本发明的限定。

本发明实施例提供了一种人员定位系统，其可以应用在室内或建筑物中，对于矿场等危险场所也均可适用。本发明实施例可以精确的检测到定位对象的定位信息，并且可以结合该定位信息虚拟定位对象在室内、建筑物等场所的位置情况，方便监控。

如图1所示，为本发明实施例中的一种人员定位系统的原理框图，其可以包括定位标签1、定位基站2、定位解析部3和虚拟部4。其中定位标签1构造为被佩戴在定位对象上，并可以用于获取并发送定位信息；即通过该定位标签1可以获取定位对象当前的位置信息，并可以将该位置信息向外发送，以便于其他设备接收。具体的，本发明实施例中的定位标签1中可以存储有关于所述定位对象的唯一标识信息，其可以将该唯一标识信息和所获取的位置信息一起发送至外部，以供接收和检测。对应的，定位信息中可以包括与定位对象唯一对应的唯一标识，以及检测到的位置信息，以便于接收端或者定位对象和位置信息。

定位基站2可以接收来自定位标签1的定位信息，并且本发明实施例中可以在室内或建筑物内分布有多个定位基站2，以方便的接收每个定位标签1的定位信息，也就是说本实施例中的定位对象可以是多个，对应的也可以有多个定位标签1，定位基站2可以接收其通信范围内的定位标签的定位信息，因此，可以分布多个定位基站2，以覆盖所有的定位对象(定位区域)。本发明实施例中的定位基站2可以将其接收到的定位信息发送至定位解析部3进行位置信息的解析，也就是说本实施例中的定位解析部3可以从定位信息中解析出对应的定位对象的位置信息，而虚拟部4可以接收该解析出的位置信息，并根据该位置信息以及存储在其中的关于所述室内和建筑物的结构模型，虚拟出佩戴所述定位标签的定位对象在所述结构模型的位置。因此，本发明实施例中的虚拟部4可以结合BIM和GIS虚拟定位区域内的定位对象的位置信息及其位置变化。相应的，虚拟部4还可以绘制出或生成关于所述定位对象的位置的移动曲线。即监控人员可以根据虚拟部4虚拟出的关于定位对象在定位区域内的位置移动，来监控定位对象，起到安全防护的作用。

另外，在一优选实施例中，在定位区域内还可以构造有危险区域或者其他特定区域，虚拟部4内预存或标记有该部分特定区域，而在虚拟部4判断出定位对象移动到或者处在结构模型的特定区域时，可以生成报警信号，以提醒监控人员。另外，在判断定位对象移动或处于特定区域时，虚拟部3还通过定位基站2向所述定位标签1发送提醒信号，且定位标签根据该提醒信号执行报警操作，如其上的LED灯闪烁或鸣笛。

本实施例中，定位标签1上还可以设置有报警触发部，该报警触发部在被触发时执行报警操作，如LED灯闪烁或鸣笛。

另外，在如图2所示的本发明另一实施例中的人员定位系统，其中还可以包括在定位基站2和定位解析部3之间设置的无线网桥5和交换机6，以适配不同的网络之间的通信。即可以通过无线网桥5和交换机6在不同的网络类型中传送定位信息或位置信息。本实施例中的定位基站2利用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位信息的定位载波进行传输。由于该ns级的无线脉冲信号的受干扰率较低，因此传送的定位信息的精确度较高。

在本发明的优选实施例中，还可以包括存储部，该存储部可以实时的对应存储定位对象和关于所述定位对象的定位信息，例如定位对象的唯一标识、对应于各时间点的位置信息、移动路径信息等，方便操作人员或者其他设备的调取和读取。

综上，本发明提供的人员定位系统可以提供在室内、建筑物等封闭定位区域内的人员定位，并虚拟到结构模型中，用户体验好且定位精度高。

如图3所示，本发明实施例还提供了一种人员定位方法，该方法可以应用在如上实施例所述的人员定位系统中，并且包括以下步骤：

S1：定位基站接收来自定位标签获取的定位信息，并将所述定位信息发送至定位解析部；

具体的，本发明实施例中的定位标签1中可以存储有关于所述定位对象的唯一标识信息，其可以将该唯一标识信息和所获取的位置信息一起发送至外部，以供接收和检测。

S2:所述定位解析部对定位信息进行解析，获取其中的位置信息；

定位基站2可以接收来自定位标签1的定位信息，并且本发明实施例中可以在室内或建筑物内分布有多个定位基站2，以方便的接收每个定位标签1的定位信息，也就是说本实施例中的定位对象可以是多个，对应的也可以有多个定位标签1，定位基站2可以接收其通信范围内的定位标签的定位信息，因此，可以分布多个定位基站2，以覆盖所有的定位对象(定位区域)。

本发明实施例中的定位基站2可以将其接收到的定位信息发送至定位解析部3进行位置信息的解析，也就是说本实施例中的定位解析部3可以从定位信息中解析出对应的定位对象的位置信息。

S3：虚拟部利用所述位置信息以及存储在其中的关于所述室内和建筑物的结构模型，虚拟出佩戴所述定位标签的定位对象在所述结构模型中的位置。对应的，定位信息中可以包括与定位对象唯一对应的唯一标识，以及检测到的位置信息，以便于接收端或者定位对象和位置信息。

而虚拟部4可以接收该解析出的位置信息，并根据该位置信息以及存储在其中的关于所述室内和建筑物的结构模型，虚拟出佩戴所述定位标签的定位对象在所述结构模型的位置。因此，本发明实施例中的虚拟部4可以结合BIM和GIS虚拟定位区域内的定位对象的位置信息及其位置变化。相应的，虚拟部4还可以绘制出或生成关于所述定位对象的位置的移动曲线。即监控人员可以根据虚拟部4虚拟出的关于定位对象在定位区域内的位置移动，来监控定位对象，起到安全防护的作用。

另外，本实施例中的方法还可以进一步包括：

S4：判断定位对象在结构模型中的位置是否移动到或处于特定区域，如是，则生成报警信号，执行报警。

另外，进一步的，在判断定位对象移动或处于特定区域时，虚拟部3还通过定位基站2向所述、、定位标签1发送提醒信号，且定位标签根据该提醒信号执行报警操作，如其上的LED灯闪烁或鸣笛。

另外，在定位基站2和定位解析部3之间还可以设置有无线网桥5和交换机6，以适配不同的网络之间的通信。即可以通过无线网桥5和交换机6在不同的网络类型中传送定位信息或位置信息。本实施例中的定位基站2利用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位信息的定位载波进行传输。由于该ns级的无线脉冲信号的受干扰率较低，因此传送的定位信息的精确度较高。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种人员定位系统，其特征在于，所述系统应用在室内或建筑物中，并且所述系统包括：

定位标签，其被佩戴在定位对象上，并配置为获取并发送定位信息；

定位基站，其配置为接收所述定位信息，并发送至定位解析部；

所述定位解析部配置为解析所述定位信息中的位置信息；

虚拟部，其配置为接收所述位置信息，并根据所述位置信息以及存储在其中的关于所述室内和建筑物的结构模型，虚拟出佩戴所述定位标签的定位对象在所述结构模型的位置。

2.如权利要求1所述的人员定位定位系统，其特征在于，所述虚拟部还配置为基于对应于所述定位标签的信息的变化，生成关于所述定位对象的位置的移动曲线。

3.如权利要求1所述的人员定位系统，其特征在于，所述虚拟部还进一步配置为在判断所述定位对象在所述结构模型的特定区域时，生成报警信号。

4.如权利要求3所述的人员定位系统，其特征在于，所述虚拟部还通过所述定位基站向所述定位标签发送提醒信号，且所述定位标签根据所述提醒信号执行报警操作。

5.如权利要求1所述的人员定位系统，其特征在于，所述定位标签上还设置有报警触发部，其配置为在被触发时执行报警操作。

6.如权利要求1所述的人员定位系统，其特征在于，所述基站和所述定位解析部之间设置有无线网桥和交换机，以适配不同的网络之间的通信。

7.如权利要求1所述的人员定位系统，其特征在于，所述定位基站利用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为所述定位信息的定位载波进行传输。

8.如权利要求1所述的人员定位系统，其特征在于，所述定位信息包括所述定位标签检测到的位置信息以及关于所述定位对象的唯一标识信息。

9.如权利要求1所述的人员定位系统，其特征在于，所述系统还包括存储部，其配置为实时的对应存储所述定位对象和关于所述定位对象的定位信息。

10.一种人员定位方法，其特征在于，所述方法应用在如权利要求1-9中任意一项所述的人员定位系统中，并且包括以下步骤：

S1：定位基站接收来自定位标签获取的定位信息，并将所述定位信息发送至定位解析部；

S2:所述定位解析部对所述定位信息进行解析，获取其中的位置信息；

S3：虚拟部利用所述位置信息以及存储在其中的关于所述室内和建筑物的结构模型，虚拟出佩戴所述定位标签的定位对象在所述结构模型中的位置。