CN107064868A - 铁路作业人员无线定位防护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路作业人员无线定位防护方法，通过作业人员佩戴的定位标签与设置于铁路两侧的定位基站之间所发出的超窄脉冲电磁波在空中飞行的时间，经定位解算服务器解算出定位标签的位置、从而定位作业人员的坐标，并实时显示；一旦作业人员坐标偏离活动区域、进入告警区域，定位解算服务器立即输出预警信号，定位标签报警，作业人员及时收到警报并快速撤离告警区域。本发明可以实时获取作业人员精确位置坐标；一旦作业人员进入告警区域，定位解算服务器则立即自动发出控制信号、定位标签及时发出警报，可使进入告警区域的作业人员第一时间得到安全警报、立即撤离，安全性高。

Description

铁路作业人员无线定位防护方法

技术领域

本发明涉及一种铁路作业人员无线定位防护方法，属于铁路安全生产技术领域。

背景技术

近年来，随着铁路大提速和重载运输的不断发展，我国铁路运输的运营条件发生了较大变化；随着铁路局直管站段体制改革、全路运输生产力布局调整和工务检修分开的维修管理体制改革，工务安全工作面临许多新的情况，加强铁路营业线施工、维修作业和施工安全管理，适应铁路大面积提速的要求，做到运输、施工兼顾，确保行车和施工作业人员安全。

目前，作业人员进行通信大都采用语音对讲设备或电话等方式进行沟通；在一个上线作业的队伍标配两个安全员，即配备在车站调度室的驻站安全员和配备在作业现场的现场安全员。当有列车通过时，驻站安全员通过语音对讲设备或电话通知现场安全员具体情况，现场安全员组织作业人员迅速撤离作业现场、进入安全区域。但是，这种沟通方式存在很大的延时性，定位也不是非常准确，过于依靠人为组织，难以进行实时的监控，对即将到来的危险预警不及时，一旦通知延时、或者作业范围较大就容易造成安全事故。因此，如何最大限度的防范或消除人为原因造成不必要的安全事故隐患，是亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种铁路作业人员无线定位防护方法，对每一个铁路作业人员进行实时精准定位和及时预警，最大限度的防范或消除由于铁路上线施工人员疏忽大意造成的不必要的安全事故隐患。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铁路作业人员无线定位防护方法，通过作业人员佩戴的定位标签与设置于铁路两侧的定位基站之间所发出的超窄脉冲电磁波在空中飞行的时间，经定位解算服务器解算出定位标签与附近定位基站的相对距离，通过附近定位基站的位置来确定定位标签的位置、从而定位作业人员的坐标，并在定位解算服务器上实时显示；一旦作业人员的坐标偏离活动区域、进入告警区域，定位解算服务器判定其为非法活动，立即向定位标签输出预警信号，定位标签报警，作业人员及时收到警报并快速撤离告警区域。

本发明的进一步改进在于：所述定位标签和定位基站通过脉冲射频的收发实现无线通信，定位基站经网桥、与网桥无线连接的网桥基站与定位解算服务器传输连接；

所述定位标签包括第一无线脉冲射频收发模块、第一MCU数据处理模块、第一电源管理模块和报警模块，所述第一无线脉冲射频收发模块、第一电源管理模块、报警模块均与第一MCU数据处理模块电连接；所述定位基站包括第二无线脉冲射频收发模块、第二MCU数据处理模块、第二电源管理模块和网络连接模块，所述第二无线脉冲射频收发模块、第二电源管理模块、网络连接模块均与第二MCU数据处理模块电连接；所述定位解算服务器包括主控制模块、数据收发模块、位置计算模块、数据存储模块、显示模块和电池模块，所述数据收发模块、位置计算模块、数据存储模块、显示模块、电池模块均与主控制模块电连接。

本发明的进一步改进在于：所述定位基站的个数不小于3个，每个定位基站均设置网桥；所述网桥与网桥基站之间通过5.8GHz的无线网络传输连接。

本发明的进一步改进在于：所述定位标签还设置有用于铁路作业人员手动报警的触发模块，所述触发模块为与第一MCU数据处理模块电连接的触发按钮。

本发明的进一步改进在于：所述定位标签、定位基站上安装有滤波器，定位标签、定位基站外壳上喷涂有喷塑层。

本发明的进一步改进在于：所述定位标签、定位基站内均设置有屏蔽线圈。

所述铁路作业人员无线定位防护方法，具体包括以下步骤：

步骤一、

作业人员的定位标签实时发射出超窄脉冲电磁波，位于电磁波辐射范围内的定位基站接收到电磁波信号；

步骤二、

定位基站接收到电磁波信号后、通过第二MCU数据处理模块将其转换为数据信号，并通过网桥将数据传输到网桥基站；

步骤三、

数据信号经网桥基站传输至定位解算服务器，定位解算服务器的位置计算模块将数据信号解算为位置数据，并依据收到电磁波信号的定位基站位置来确定作业人员的具体位置坐标，在显示模块进行实时显示、并存储在数据存储模块中；

步骤四、

一旦作业人员坐标超出活动区域、与告警区域轮廓重合或进入告警区域内，经定位解算服务器判定其为非法行动后、立即输出预警信号，预警信号经网桥基站、网桥传输至定位基站，定位基站向定位标签发出预警指令；

步骤五、

定位标签接收预警指令，由第一MCU数据处理模块驱动报警模块、发出警报，作业人员感知警报后快速撤离告警区域。

所述步骤三中，定位标签的定位计算方法是依靠定位标签发射的超窄脉冲电磁波到达不同定位基站的时间差法；

假设定位标签的坐标为（x，y），有两个定位基站接收到定位标签所发射的超窄脉冲电磁波，这两个定位基站分别为第一定位基站、第二定位基站，其坐标分别为（x₁，y₁）、（x₂，y₂）；定位标签发射的超窄脉冲电磁波到达第一定位基站的时间为t₁、距离为r₁，定位标签发射的超窄脉冲电磁波到达第二定位基站的时间为t₂、距离为r₂，c为电磁波的传播速度、即光速；

r₁=c×t₁，r₂=c×t₂；

时间差t=t₂-t₁=r₂/c-r₁/c；

因此：

在（x₁，y₁）、（x₂，y₂）坐标位置可知，时间差可直接测得的情况下，依据上述公式可以得到定位标签的坐标为（x，y）。

在无线定位防护方法实施前需要进行以下准备工作：

A、安装定位基站

确定铁路两侧位置，安装定位基站；在定位基站的监测有效范围内，相邻定位基站的位置可以任意选取；在保证安全和有效测量范围的前提条件下，定位基站要尽量避开植物和建筑物，以免定位基站被遮挡影响定位精度；

B、绘制监控区域系统地图

对监控区域的地形和定位基站位置进行精准测量，确定定位基站的精确坐标，按测量实际数据绘制监控区域系统地图，将监控区域系统地图传入定位解算服务器中储存；

C、设置活动区域

当已知定位区域的人员活动范围时确定作业人员的活动区域范围，将该区域范围边线的具体坐标传输入定位解算服务器、添加至监控区域系统地图中；

D、确定告警区域

确定作业人员禁止活动的告警区域范围，将告警区域的具体坐标位置传输入定位解算服务器中，添加至监控区域系统地图中。

当作业人员在作业过程中遇特殊情况时，可通过定位标签上的触发按钮进行主动报警，由第一无线脉冲射频收发模块发出超窄脉冲电磁波，定位基站接收后传输至定位解算服务器，定位解算服务器接收触发按钮指令后发出提示，提醒驻站安全员及时发现不安全事故位置，采取紧急措施进行控制。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种铁路作业人员无线定位防护方法，及时准确地获取作业人员的精确位置坐标，实时监控作业人员的位置；一旦作业人员进入告警区域，定位解算服务器则立即自动发出控制信号、定位标签及时发出警报，可使进入告警区域的作业人员第一时间得到安全警报、立即撤离作业场地，最大限度地消除由于人为因素造成的不必要的安全事故风险，并对即将有可能发生的安全生产隐患及时预警，减少上线作业人员的事故发生隐患，铁路作业安全性显著提升。通过使用本发明，还可以对铁路作业人员分布情况进行宏观掌握和布局，有利于铁路施工的统一规划和部署。

当作业人员在作业过程中发现不安全因素、或出现意外情况时，可通过定位标签上的触发按钮进行主动报警，定位解算服务器接收触发按钮指令后即在显示模块上进行提示，提醒调度室内的驻站安全员及时发现不安全事故位置，采取紧急措施进行控制，避免更严重的局面出现。

本发明通过佩戴在铁路作业人员身体上的定位标签和在铁路两侧的定位基站之间所发出的超窄脉冲电磁波在空中飞行的时间来计算相对距离，可以达到很高的精度和稳定性，位置精度非常高，误差通常在10cm~30cm，从而实现了对铁路上线作业人员进行精准实时定位、实时监控，且作业人员的移动轨迹记录可以存储、回放，十分便利。同时，通过解算服务器的设定，可以实现对施工作业组别的全盘管理和对施工作业组别中具体作业人员的双重管理。

铁路轨道本身、在铁路轨道两侧林立的钢结构或者混凝土钢筋结构的接触杆网、铁路两侧的金属护栏等，难免会对电磁波产生反射、吸收和抵消作用，有可能减弱电磁波的作用，影响定位精准性。为了保证定位精准性，本发明通过在定位标签、定位基站上安装抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声的滤波器和屏蔽线圈，在其外壳上喷涂喷塑层，从而减少了电磁波的消减和反射效应，进一步保证人员定位的精准度。

本发明方法具有良好的抗干扰能力和保密性能，同时具有带宽极宽、发送功率非常小、消耗电能小等优点，对人体不产生影响，数据能够保密接收和储存，应用面非常广泛。

附图说明

图1为本发明原理模型图；

图2本发明的系统构成示意图；

图3为本发明定位标签的电路原理连接框图；

图4为本发明定位基站的电路原理连接框图；

图5为本发明定位解算服务器的电路原理连接框图；

图6为本发明定位标签坐标计算方法图；

附图标记说明：1-定位标签，2-定位基站，3-定位解算服务器，4-网桥，5-核心交换机，6-网桥基站。

具体实施方式

下面将参考附图来详细说明本发明。

本发明提供了一种铁路作业人员无线定位防护方法，通过作业人员佩戴的定位标签1与设置于铁路两侧的定位基站2之间所发出的超窄脉冲电磁波在空中飞行的时间，经定位解算服务器3解算出定位标签1与附近定位基站2的相对距离，通过附近定位基站2的位置来确定定位标签1的位置、从而定位作业人员的坐标，并在定位解算服务器3上实时显示；一旦作业人员的坐标偏离活动区域、进入告警区域，定位解算服务器3判定其为非法活动，立即向定位标签1输出预警信号，定位标签1报警，进入告警区域的作业人员及时收到警报并快速撤离告警区域。

如图1、图2所示，本发明所使用的铁路作业人员无线定位防护系统包括定位标签1、定位基站2、定位解算服务器3、网桥4、核心交换机5和网桥基站6。其中，定位标签1为多个，每名铁路作业人员身上均佩戴一个，佩戴在安全帽或防护衣上均可。定位基站2为多个且不少于3个，均布设置在铁路两侧，相邻两个定位基站2之间的距离不超过定位基站2的信号输出距离（即监测有效距离）。所述定位解算服务器5通过网桥基站6和网桥4与每一个定位基站2进行传输连接，任一定位基站2与任一定位标签1之间通过超窄脉冲电磁波通信，定位基站2接收到定位标签1所发出的超窄脉冲电磁波，数据经网桥4、网桥基站6传输至定位解算服务器3，再在定位解算服务器3中进行数据计算和定位显示。所述定位解算服务器3与网桥基站6之间设置有核心交换机3，用于保证本系统稳定运行。

如图3所示，所述定位标签1包括第一无线脉冲射频收发模块、第一MCU数据处理模块、第一电源管理模块、报警模块和触发模块。其中，第一无线脉冲射频收发模块用于收发超窄脉冲电磁波；第一MCU数据处理模块用于接受电磁波信号、数据处理和信息传输；第一电源管理模块为第一无线脉冲射频收发模块、第一MCU数据处理模块、报警模块、触发模块进行供电；报警模块用于接受来自定位解算服务器3的控制信号、发出有效警报；触发模块用于铁路作业人员发现危险因素后进行主动报警。所述第一无线脉冲射频收发模块第一电源管理模块、报警模块、触发模块均与第一MCU数据处理模块电连接。

所述报警模块选自声光报警模块、振动报警模块或蜂鸣报警模块的任意一种或几种综合使用，这几种报警模块警报信号强，作业人员在较为恶劣的环境下时也可立即发现报警、及时撤退。

如图4所示，所述定位基站2包括第二无线脉冲射频收发模块、第二MCU数据处理模块、第二电源管理模块和网络连接模块。其中，第二无线脉冲射频收发模块用于收发超窄脉冲电磁波；第二MCU数据处理模块用于接受电磁波信号、数据处理、与定位解算服务器3之间的信息传输；第二电源管理模块用于为第二无线脉冲射频收发模块、第二MCU数据处理模块、网络连接模块进行供电；网络连接模块用于定位基站2与网桥4的连通。所述第二无线脉冲射频收发模块、第二电源管理模块、网络连接模块均与第二MCU数据处理模块电连接。

在每个定位基站2的网络连接模块均连接网桥4，网桥4与网桥基站6之间通过传输频率为5.8GHz的无线网络传输连接。

如图5所示，所述定位解算服务器3包括主控制模块、数据收发模块、位置计算模块、数据存储模块、显示模块、操作模块和电池模块。其中，数据收发模块用于和定位基站2的数据通信；位置计算模块用于分析数据接收模块中的数据信息、进而计算出定位标签的实际位置；数据存储模块用于存储定位标签位置的历史数据、便于作业人员位置的随时调取和查看；显示模块能够形象直观地表征出作业人员的具体位置；电池模块用于向主控制模块、数据接收模块、位置计算模块、数据存储模块、显示模块供电。

所述核心交换机5的选择取决于定位基站2的数量、定位标签1的数量及刷新率。所述核心交换机5的层数由定位基站2的个数决定：若定位基站个数为几个或几十个、且分布集中，则不需要考虑将核心路由器和接入/汇聚层路由器分开；若定位基站个数达到上百、几百或几千，则需要将交换机划分为接入层、汇聚层和核心层。所述核心交换机5的转发速率必须大于数据产生的速率；定位标签是数据的产生源，定位标签数量越多，同时产生的数据越多，网络压力越大，核心交换机的性能要求越高；通常来说，每个定位标签(1Hz)每秒产生的数据为100B,假设有N个标签，每秒产生的数据为100*N。核心交换机必须保证100*N的数据能够得到线速传输，即核心交换机5的转发速率需要大于数据产生的速率。

所述第一无线脉冲射频收发模块、第二无线脉冲射频收发模块的型号均为DW1000；所述第一MCU数据处理模块、第二MCU数据处理模块的型号均为STM32系列；所述网络模块型号为W5100。

所述定位标签1采用电池供电，定位基站2和定位解算服务器3采用交流电源供电。

所述定位标签1、定位基站2上安装有滤波器，能够抑制低于或高于该频段的信号、干扰和噪声；所述定位标签1、定位基站2内部均设置有屏蔽线圈，其外壳上喷涂有喷塑层。

本发明定位防护方法具体包括以下步骤：

步骤一、

作业人员的定位标签1实时发射出超窄脉冲电磁波，位于电磁波辐射范围内的定位基站2接收到电磁波信号；

步骤二、

定位基站2接收到电磁波信号后、通过第二MCU数据处理模块将其转换为数据信号，并通过网桥4将数据传输到网桥基站6；

步骤三、

数据信号经网桥基站6传输至定位解算服务器3，定位解算服务器3的位置计算模块将数据信号解算为位置数据，并依据收到电磁波信号的定位基站2位置来确定作业人员的具体位置坐标，在显示模块进行实时显示、并存储在数据存储模块中；

所述定位标签的定位计算方法为依靠定位标签发射的超窄脉冲电磁波到达不同定位基站的时间差法；

假设定位标签的坐标为（x，y），有两个定位基站接收到定位标签所发射的超窄脉冲电磁波，这两个定位基站分别为第一定位基站、第二定位基站，其坐标分别为（x₁，y₁）、（x₂，y₂）；定位标签发射的超窄脉冲电磁波到达第一定位基站的时间为t₁、距离为r₁，定位标签发射的超窄脉冲电磁波到达到达第二定位基站的时间为t₂、距离为r₂，c为电磁波的传播速度、即光速；

r₁=c×t₁，r₂=c×t₂；

时间差t=t₂-t₁=r₂/c-r₁/c；

因此：

在（x₁，y₁）、（x₂，y₂）坐标位置可知，时间差可直接测得的情况下，依据上述公式可以得到定位标签的坐标为（x，y）。

当以水平坐标x、垂直坐标y作图时，该公式在平面上表示的是一个双曲线，在空间上表示的是一个双曲面。由于在定位时，至少两个曲线才能交出一点，因此就至少需要3个定位基站才能确定一个标签的坐标点；若是三维空间点，那么至少需要4个定位基站形成3个曲面来产生交点才能确定一个定位标签的坐标点。

若定位基站的排布较密，若干定位基站同时受到定位标签发出的电磁波，将使得定位精度进一步提高，误差通常仅为10cm~30cm。

步骤四、

一旦作业人员坐标超出活动区域、与告警区域轮廓重合或进入告警区域内，经定位解算服务器3判定其为非法行动后、立即输出预警信号，预警信号经网桥基站6、网桥4传输至定位基站2，定位基站2向定位标签1发出预警指令；

步骤五、

定位标签1接收预警指令，由第一MCU数据处理模块驱动报警模块、发出警报，作业人员感知警报后快速撤离告警区域。

本发明方法投入使用之前需要进行如下准备工作：

A、安装定位基站

确定铁路两侧位置、安装定位基站2；在定位基站2的监测有效范围内，相邻定位基站2的位置可以任意选取；在保证安全和有效测量范围的前提条件下，定位基站2要尽量避开植物和建筑物，以免定位基站2被遮挡影响定位精度；

当定位基站2数量较少时，任意选择一个定位基站2作为主基站，将其他定位基站2按顺序进行编号。当定位基站2数量较多时，通常需要进行分组，每组不超过八个定位基站；每个组别中均设置一主基站。

B、绘制监控区域系统地图

对监控区域的地形和定位基站2位置进行精准测量，确定各个定位基站的精准坐标，按测量实际数据绘制监控区域系统地图，将监控区域系统地图传入定位解算服务器3中储存；

绘制监控区域系统地图通常使用AutoCAD绘图软件，再经QGIS软件进行校正后转为图片格式，导入定位解算服务器中。例如，先将AutoCAD绘制出的地图转化为jpg图纸、再用QGIS软件进行校正，最后以tif格式导入。

C、设置活动区域

当已知定位区域的人员活动范围时确定作业人员的活动区域范围，将该区域范围边线的具体坐标传输入定位解算服务器3、添加至监控区域系统地图中。

活动区域的设置，使得作业人员的定位结果都将被约束在这些活动区域内，避免作业人员在靠近活动区域边界活动时，由于定位误差而使得定位结果处于不可能进入的区域，进而保证作业人员定位的精度。例如在一个房间内定位，可以将房间内可达范围配置为活动区域，这样当定位标签处于房间墙壁时，不会因为定位误差跳到墙外，杜绝了不必要的误告警。

D、确定告警区域

确定作业人员禁止活动的告警区域范围，将告警区域的具体坐标位置传输入定位解算服务器3中，添加至监控区域系统地图中。

当作业人员在作业过程中发现不安全因素、或出现意外情况时，可通过定位标签上的触发按钮进行主动报警，由第一无线脉冲射频收发模块发出超窄脉冲电磁波，定位基站接收后传输至定位解算服务器，服务器发出相应提示，之后即可采取紧急措施，避免更严重的局面出现。

本发明的工作原理如下：

定位标签向范围内所有的定位基站发送数据包，定位基站收到数据包之后会回应相关数据包，在定位标签获得定位基站列表之后，定位程序开始执行；各个从基站将同一时间节点得到的同一信号数据发送至主基站，之后由解算服务器来处理数据，计算出定位标签到达定位基站的时间差，之后根据时间差转换成距离差，得到一条双曲线；通过多个基站定位即可获得多条曲线相交来实现对定位标签定位。通过测量电磁波到达不同定位基站的时间差，来最终确定定位标签的具体坐标。

采用混合定位模式，定位基站和定位标签之间双向通信；定位标签主发，定位基站主收，但定位基站也会频繁下发应答帧、配置数据帧等信号给定位标签。

本发明的工作过程为：

（一）作业人员定位：

佩戴在作业人员身上的定位标签发出超窄脉冲电磁波，其周围的定位基站接收电磁波信号、并转为数据信号，数据信号依次经过网桥、网桥基站、核心交换机传输至定位解算服务器，通过定位基站和定位标签之间所发出的超窄脉冲电磁波在空中飞行的时间计算出定位标签与附近定位基站的相对距离，依靠附近定位基站的位置来实时定位标签的位置，从而确定作业人员的具体坐标，并在显示模块上实时显示；同时，根据作业情况划定告警区域和作业区域的范围。

（二）预警防护

一旦某作业人员的位置显示进入告警区域，经定位解算服务器判定作业人员确已超出作业区域、进入告警区域，则定位解算服务器立即输出预警信号，定位标签发出预警信号，该作业人员收到预警信号并快速撤离告警区域。

（三）主动求救

当作业人员在作业过程中发现不安全因素、或出现意外情况时，可通过定位标签上的触发按钮进行主动报警，由第一无线脉冲射频收发模块发出超窄脉冲电磁波，定位基站接收后传输至定位解算服务器，服务器发出相应提示，之后即可采取紧急措施，避免更严重的局面出现。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于：通过作业人员佩戴的定位标签（1）与设置于铁路两侧的定位基站（2）之间所发出的超窄脉冲电磁波在空中飞行的时间，经定位解算服务器（3）解算出定位标签（1）与附近定位基站（2）的相对距离，通过附近定位基站（2）的位置来确定定位标签（1）的位置、从而定位作业人员的坐标，并在定位解算服务器（3）上实时显示；一旦作业人员的坐标偏离活动区域、进入告警区域，定位解算服务器（3）判定其为非法活动，立即向定位标签（1）输出预警信号，定位标签（1）报警，作业人员及时收到警报并快速撤离告警区域。

2.根据权利要求1所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于：所述定位标签（1）和定位基站（2）通过脉冲射频的收发实现无线通信，定位基站（2）经网桥（4）、与网桥（4）无线连接的网桥基站（6）与定位解算服务器（3）传输连接；

所述定位标签（1）包括第一无线脉冲射频收发模块、第一MCU数据处理模块、第一电源管理模块和报警模块，所述第一无线脉冲射频收发模块、第一电源管理模块、报警模块均与第一MCU数据处理模块电连接；所述定位基站（2）包括第二无线脉冲射频收发模块、第二MCU数据处理模块、第二电源管理模块和网络连接模块，所述第二无线脉冲射频收发模块、第二电源管理模块、网络连接模块均与第二MCU数据处理模块电连接；所述定位解算服务器（3）包括主控制模块、数据收发模块、位置计算模块、数据存储模块、显示模块和电池模块，所述数据收发模块、位置计算模块、数据存储模块、显示模块、电池模块均与主控制模块电连接。

3.根据权利要求2所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于：所述定位基站（2）的个数不小于3个，每个定位基站（2）均设置网桥（4）；所述网桥（4）与网桥基站（6）之间通过5.8GHz的无线网络传输连接。

4.根据权利要求3所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于：所述定位标签（1）还设置有用于铁路作业人员手动报警的触发模块，所述触发模块为与第一MCU数据处理模块电连接的触发按钮。

5.根据权利要求2所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于：所述定位标签（1）、定位基站（2）上安装有滤波器，定位标签（1）、定位基站（2）外壳上喷涂有喷塑层。

6.根据权利要求5所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于：所述定位标签（1）、定位基站（2）内均设置有屏蔽线圈。

7.根据权利要求2所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤一、

作业人员的定位标签（1）实时发射出超窄脉冲电磁波，位于电磁波辐射范围内的定位基站（2）接收到电磁波信号；

步骤二、

定位基站（2）接收到电磁波信号后、通过第二MCU数据处理模块将其转换为数据信号，并通过网桥（4）将数据传输到网桥基站（6）；

步骤三、

数据信号经网桥基站（6）传输至定位解算服务器（3），定位解算服务器（3）的位置计算模块将数据信号解算为位置数据，并依据收到电磁波信号的定位基站（2）位置来确定作业人员的具体位置坐标，在显示模块进行实时显示、并存储在数据存储模块中；

步骤四、

一旦作业人员坐标超出活动区域、与告警区域轮廓重合或进入告警区域内，经定位解算服务器（3）判定其为非法行动后、立即输出预警信号，预警信号经网桥基站（6）、网桥（4）传输至定位基站（2），定位基站（2）向定位标签（1）发出预警指令；

步骤五、

定位标签（1）接收预警指令，由第一MCU数据处理模块驱动报警模块、发出警报，作业人员感知警报后快速撤离告警区域。

8.根据权利要求7所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于，所述步骤三中，定位标签（1）的定位计算方法是依靠定位标签（1）发射的超窄脉冲电磁波到达不同定位基站的时间差法；

假设定位标签的坐标为（x，y），有两个定位基站接收到定位标签所发射的超窄脉冲电磁波，这两个定位基站分别为第一定位基站、第二定位基站，其坐标分别为（x₁，y₁）、（x₂，y₂）；定位标签发射的超窄脉冲电磁波到达第一定位基站的时间为t₁、距离为r₁，定位标签发射的超窄脉冲电磁波到达到达第二定位基站的时间为t₂、距离为r₂，c为电磁波的传播速度、即光速；

r₁=c×t₁，r₂=c×t₂；

时间差t=t₂-t₁=r₂/c-r₁/c；

因此：

在（x₁，y₁）、（x₂，y₂）坐标位置可知，时间差可直接测得的情况下，依据上述公式可以得到定位标签的坐标为（x，y）。

9.根据权利要求7所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于：在无线定位防护方法实施前需要进行以下准备工作：

A、安装定位基站

确定铁路两侧位置，安装定位基站（2）；在定位基站（2）的监测有效范围内，相邻定位基站（2）的位置可以任意选取；在保证安全和有效测量范围的前提条件下，定位基站（2）要尽量避开植物和建筑物，以免定位基站（2）被遮挡影响定位精度；

B、绘制监控区域系统地图

对监控区域的地形和定位基站（2）位置进行精准测量，按测量实际数据绘制监控区域系统地图，将监控区域系统地图传入定位解算服务器（3）中储存；

C、设置活动区域

当已知定位区域的人员活动范围时确定作业人员的活动区域范围，将该区域范围边线的具体坐标传输入定位解算服务器（3）、添加至监控区域系统地图中；

D、确定告警区域

确定作业人员禁止活动的告警区域范围，将告警区域的具体坐标位置传输入定位解算服务器（3）中，添加至监控区域系统地图中。

10.根据权利要求7所述的一种铁路作业人员无线定位防护方法，其特征在于：当作业人员在作业过程中遇特殊情况时，可通过定位标签（1）上的触发按钮进行主动报警，由第一无线脉冲射频收发模块发出超窄脉冲电磁波，定位基站（2）接收后传输至定位解算服务器（3），定位解算服务器（3）接收触发按钮指令后发出提示，提醒驻站安全员及时发现不安全事故位置，采取紧急措施进行控制。