CN107703938A - 用于应急指挥引导的主动式rfid室内定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于应急指挥引导的主动式RFID室内定位系统及定位方法，室内定位系统包括定位数传模块、处理显示模块和RFID标签；所述RFID标签采用无源标签，事先安装在室内关键位置；所述定位数传模块读取RFID标签的ID信息后发送到处理显示模块进行救援人员编号、位置和移动路径的解析和显示。本发明的室内定位系统原理简单、易于实现、携带便捷、维护简单、布设迅速、成本低廉等优点，对外界条件依赖低，可以提供较好的定位精度和相应速度，覆盖范围广，与现有定位技术相结合，可以实现厂房、矿场、仓储、救援、反恐等多场景的无缝室内外定位。

Description

用于应急指挥引导的主动式RFID室内定位系统及定位方法

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种用于应急指挥引导的主动式RFID室内定位系统及定位方法。

背景技术

精确的室内定位对于厂房、矿场、仓储、救援、反恐、单兵等公共安全、商业应用以及军事应用都具有非常重要的意义。然而室内环境非常复杂，因此室内的非视距效应(信号传播会受到墙壁、隔板、天花板等障碍物的阻挡)所引起的信号反射、折射、衍射、多径等使传统定位手段已经不能满足室内高精度定位的应用需求，使得室内定位极具挑战性。目前室内RFID技术中，采用的定位模式为：人员佩戴RFID标签，RFID定位模块固定安装在建筑物内部特定区域，并且RFID定位模块需要市电持续供电。这种定位方式对于火灾、地震等应急救援场景，会因为供电系统瘫痪而使得定位系统完全失效。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种用于指挥引导的主动式RFID室内定位系统及定位方法，用以解决室内定位方法应用条件受限制的问题，解决人员室内定位，室内位置信息回传，室内位置信息呈现，引导功能的实现。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种用于应急指挥引导的主动式RFID室内定位系统，包括：定位数传模块、处理显示模块和RFID标签；

所述RFID标签采用无源标签，事先安装在室内关键位置；每个RFID标签编号唯一，并与其安装位置坐标信息的映射关系唯一；

所述定位数传模块包括RFID定位模块和数传模块，具有唯一编号；所述定位数传模块由进入室内的救援人员携带，与救援人员唯一对应；

当所述救援人员靠近室内某个RFID标签时，所述RFID定位模块读取该标签的ID信息，发送给所述数传模块；所述数传模块将所述RFID定位模块获得的标签ID信息和所述定位数传模块的编号信息发送到处理显示模块；

所述处理显示模块设置在指挥中心，接收所述数传模块的信息，解析并显示所述救援人员编号、位置和移动路径。

进一步地，所述无源标签的识别距离为5米；安装位置与接近它的RFID定位模块之间无遮挡。

进一步地，所述室内关键位置为包括包括走廊拐角处、门、楼梯口在内的具有典型路径特征的位置。

进一步地，所述处理显示模块包括处理模块和显示模块，所述处理模块中固化包括所述RFID标签位置信息在内的室内三维地图数据库；所述处理模块解析标签ID信息和定位数传模块的编号，将所述标签ID信息匹配映射到三维地图数据中，得到所述标签在地图中的位置信息，并对所述位置信息进行存储；所述显示模块显示室内三维地图、救援人员编号、在地图中的位置以及移动轨迹。

一种用于应急指挥引导的主动式RFID室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、救援人员佩戴好定位数传模块，准备进入室内救援现场，所述定位数传模块的编号与所述救援人员一一对应；

步骤S2、所述定位系统加电，进行初始化；

步骤S3、所述定位系统初始化完毕，所述救援人员进入室内，行走过程中靠近RFID标签时，定位数传模块读取RFID标签并回传信息到处理显示模块，处理显示模块进行信息处理后，将得到的救援人员位置点显示在三维地图上，生成并记录救援人员移动路径；

步骤S4、基于记录的移动路径，实现对后续进入救援人员的进入引导或迷路救援人员的救援引导。

进一步地，所述步骤2包括以下子步骤：

步骤S201、处理显示模块初始化，搭建三维室内地图；所述三维室内地图具有三维数据和地图数据库两个层面，所述三维数据用于位置的三维呈现、规划和管理；所述地图数据库用于室内位置的约束、匹配；

步骤S202、定位数传模块初始化；定位数传模块开机后，定位数传模块中的定位模块与数传模块建立通信联络，数传模块将所述定位数传模块的编号发送到处理显示模块，所述处理显示模块收到编号，确认定位数传模块工作正常；

步骤S203、处理显示模块对进入室内的定位数传模块进行组网；所述处理显示模块以轮询的方式依次对进入室内的定位数传模块发送询问信号进行组网，索要定位数传模块的数据信息，每隔2秒钟刷新一次；处理显示模块支持多个定位数传模块的动态接入和动态删除网络，当发生通信中断后，自动发起再次连接，重新接入网络。

进一步地，所述步骤3包括以下子步骤：

步骤S301、初始位置的确定

所述定位系统上电进行初始化后，定位数传模块与处理显示模块建立通信联络，当救援人员进入建筑物的门口时，获取安装在门口的RFID标签的ID信息，回传到处理显示模块，所述处理显示模块将救援人员的位置标记在地图上显示，作为救援人员的初始位置。

步骤S302、救援人员在行进中的位置确定

救援人员在室内行走，每当靠近布置在室内关键位置处的RFID标签5米以内时，定位数传模块主动读取标签ID信息，并通过数传将包括标签ID信息和定位数传模块的编号信息的数传信息回传到处理显示模块，所述处理显示模块根据标签ID信息结合三维室内地图解析救援人员的位置点，并将救援人员的位置点和编号实时标记在地图上显示。

步骤S303、生成救援人员移动路径

处理显示模块每隔2秒钟刷新一次显示结果，并将每个救援人员进入室内的行进中的位置点存储下来，结合地图生成每个救援人员的移动路径；以便救援人员的完成救援任务或发生突发情况的原路撤回。

进一步地，所述步骤4中，先前记录的救援人员的移动路径，作为后续进入的救援人员的进入引导路径，由指挥人员引导后续救援人员顺利进入救援现场；如发生突发情况，使某个救援人员的发生迷路现象，指挥人员根据记录的其他救援人员的移动路径，指挥迷路救援人员撤回。

本发明有益效果如下：

具有原理简单、易于实现、携带便捷、维护简单、布设迅速、成本低廉等优点，对外界条件依赖低，可以提供较好的定位精度和相应速度，覆盖范围广，与现有定位技术相结合，可以实现厂房、矿场、仓储、救援、反恐等多场景的无缝室内外定位。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为主动式RFID室内定位方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明的一个具体实施例，公开了一种用于应急指挥引导的主动式RFID室内定位系统，包括：定位数传模块、处理显示模块和RFID标签。

所述RFID标签采用无源标签，所述无源标签的识别距离为5米；事先将RFID标签安装在室内关键位置处，如走廊拐角处、门、楼梯口等具有典型路径特征的位置，每个RFID标签编号唯一，并与其安装位置坐标信息的映射关系唯一；且RFID标签的布置位置对可接近它的RFID定位模块无遮挡；所述标签无需外接电源和电池，对外界无依赖，体积小、施工安装方便，安装后无需维护，且成本很低。

所述定位数传模块包括RFID定位模块和数传模块，具有唯一编号；所述定位数传模块由进入室内的救援人员携带，与救援人员唯一对应；

当所述救援人员靠近室内某个RFID标签时，所述RFID定位模块读取该标签的ID信息，发送给所述数传模块；所述数传模块将所述RFID定位模块获得的标签ID信息和所述定位数传模块的编号信息发送到处理显示模块；

所述处理显示模块包括处理模块和显示模块，设置在指挥中心，接收所述数传模块的信息，解析并显示所述救援人员编号和位置；

所述处理模块中固化包括所述RFID标签位置信息在内的室内三维地图数据库；所述处理模块解析标签ID信息和所述定位数传模块的编号，将所述标签ID信息匹配映射到三维地图数据中，得到所述标签在地图中的位置信息，并对所述位置信息进行存储；所述显示模块显示室内三维地图、救援人员编号在地图中的位置，以及移动轨迹；

显示模块显示画面由建筑模型图层、路径管网图层、人员定位图层、路径显示图层组成；建筑模型图层指的是楼层的三维视图轮廓，用于三维的视觉呈现；路径管网图层是表明室内通路的图层，以直线形式将室内的所有可通行的路径表示出来，以便做分析和计算，主要用于路径分析规划；人员定位图层用来显示人员的位置，用明显的异色点表示人员的位置。人员位置点显示2秒刷新一次，以便实时更新人员的位置信息；路径显示图层用于显示人员行进路径。

一种用于应急指挥引导的主动式RFID室内定位方法，包括如下步骤：

步骤S1、救援人员佩戴好定位数传模块，准备进入室内救援现场，所述定位数传模块的编号与所述救援人员一一对应。

步骤S2、系统初始化。

所述初始化内容包括：

步骤S201、处理显示模块初始化，搭建三维室内地图；所述三维室内地图具有三维数据和数据库两个方面，这两个层面信息进行相互关联，作为一个对象进行管理；三维数据固化在显示模块用于三维呈现、规划和管理；地图的数据库固化在显示模块用于室内位置的约束、匹配；当三维室内地图建立完成后，通过人员与建筑物的实际相对位置，在显示模块上将人员的相对位置标注在建好的三维室内地图上。

步骤S202、定位数传模块初始化，定位数传模块中的定位模块与数传模块建立通信联络，并将所述定位数传模块的编号发送到处理显示模块，所述处理显示模块收到编号，确认定位数传模块工作正常。

步骤S203、处理显示模块与进入室内的定位数传模块组网；所述处理显示模块通过轮询的方式依次对进入室内的定位数传模块发送询问信号，索要定位数传模块获取的RFID无源标签信息，每隔2秒钟刷新一次；处理显示模块支持多个定位数传模块的动态接入，动态删除接入网络，当发生通信中断后，自动发起再次连接，重新接入通信网络。

步骤S3、所述定位系统初始化完毕，所述救援人员进入室内，行走过程中靠近RFID标签时，定位数传模块读取RFID标签并回传信息到处理显示模块，处理显示模块进行信息处理后，将得到的救援人员位置点显示在三维地图上，生成并记录救援人员移动路径。

步骤S301、初始位置的确定

所述定位系统上电进行初始化后，定位数传模块与处理显示模块建立通信联络，当救援人员靠近建筑物的门口时，获取安装在门口的RFID标签的ID信息，回传到处理显示模块，所述处理显示模块将救援人员的位置标记在地图上显示，作为救援人员的初始位置。

步骤S302、救援人员在行进中的位置确定

救援人员在室内行走，每当靠近布置在室内关键位置处的RFID标签5米以内时，定位数传模块主动读取标签ID信息，并通过数传将包括标签ID信息和定位数传模块的编号信息的数传信息回传到处理显示模块，所述处理显示模块根据标签ID信息结合三维室内地图解析救援人员的位置点，并将救援人员的位置点和编号实时标记在地图上显示。

步骤S303、生成救援人员移动路径

处理显示模块每隔2秒钟刷新一次显示结果，并将每个救援人员进入室内的行进中的位置点存储下来，结合地图生成每个救援人员的移动路径；以便救援人员的完成救援任务或发生突发情况的原路撤回。

步骤S304、基于记录的移动路径，实现对后续进入救援人员的进入引导或迷路救援人员的救援引导

先前记录的救援人员的移动路径，可作为后续进入的救援人员的进入引导路径，由指挥人员引导后续救援人员顺利进入救援现场。

如发生突发情况，使某个救援人员的发生迷路现象，指挥人员可根据记录的其他救援人员的移动路径，指挥迷路救援人员撤回。

综上所述，本实施例公开的用于指挥引导的主动式RFID室内定位系统及定位方法，具有原理简单、易于实现、携带便捷、维护简单、布设迅速、成本低廉等优点，对外界条件依赖低，可以提供较好的定位精度和相应速度，覆盖范围广，与现有定位技术相结合，可以实现厂房、矿场、仓储、救援、反恐等多场景的无缝室内外定位。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于应急指挥引导的主动式RFID室内定位系统，其特征在于，包括：定位数传模块、处理显示模块和RFID标签；

所述RFID标签采用无源标签，事先安装在室内关键位置；每个RFID标签编号唯一，并与其安装位置坐标信息的映射关系唯一；

所述定位数传模块包括RFID定位模块和数传模块，具有唯一编号；所述定位数传模块由进入室内的救援人员携带，与救援人员唯一对应；

当所述救援人员靠近室内某个RFID标签时，所述RFID定位模块读取该标签的ID信息，发送给所述数传模块；所述数传模块将所述RFID定位模块获得的标签ID信息和所述定位数传模块的编号信息发送到处理显示模块；

所述处理显示模块设置在指挥中心，接收所述数传模块的信息，解析并显示所述救援人员编号、位置和移动路径。

2.根据权利要求1所述的室内定位系统，其特征在于，所述无源标签的识别距离为5米；安装位置与接近它的RFID定位模块之间无遮挡。

3.根据权利要求1或2所述的室内定位系统，其特征在于，所述室内关键位置为包括包括走廊拐角处、门、楼梯口在内的具有典型路径特征的位置。

4.根据权利要求1所述的室内定位系统，其特征在于，所述处理显示模块包括处理模块和显示模块，所述处理模块中固化包括所述RFID标签位置信息在内的室内三维地图数据库；所述处理模块解析标签ID信息和定位数传模块的编号，将所述标签ID信息匹配映射到三维地图数据中，得到所述标签在地图中的位置信息，并对所述位置信息进行存储；所述显示模块显示室内三维地图、救援人员编号、在地图中的位置以及移动轨迹。

5.一种基于权利要求1-4室内定位系统的室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、救援人员佩戴好定位数传模块，准备进入室内救援现场，所述定位数传模块的编号与所述救援人员一一对应；

步骤S2、所述定位系统加电，进行初始化；

步骤S3、所述定位系统初始化完毕，所述救援人员进入室内，行走过程中靠近RFID标签时，定位数传模块读取RFID标签并回传信息到处理显示模块，处理显示模块进行信息处理后，将得到的救援人员位置点显示在三维地图上，生成并记录救援人员移动路径；

步骤S4、基于记录的移动路径，实现对后续进入救援人员的进入引导或迷路救援人员的救援引导。

6.根据权利要求5所述的室内定位方法，其特征在于，所述步骤2包括以下子步骤：

步骤S201、处理显示模块初始化，搭建三维室内地图；所述三维室内地图具有三维数据和地图数据库两个层面，所述三维数据用于位置的三维呈现、规划和管理；所述地图数据库用于室内位置的约束、匹配；

步骤S202、定位数传模块初始化；定位数传模块开机后，定位数传模块中的定位模块与数传模块建立通信联络，数传模块将所述定位数传模块的编号发送到处理显示模块，所述处理显示模块收到编号，确认定位数传模块工作正常；

步骤S203、处理显示模块对进入室内的定位数传模块进行组网；所述处理显示模块以轮询的方式依次对进入室内的定位数传模块发送询问信号进行组网，索要定位数传模块的数据信息，每隔2秒钟刷新一次；处理显示模块支持多个定位数传模块的动态接入和动态删除网络，当发生通信中断后，自动发起再次连接，重新接入网络。

7.根据权利要求5所述的室内定位方法，其特征在于，所述步骤3包括以下子步骤：

步骤S301、初始位置的确定；

所述定位系统上电进行初始化后，定位数传模块与处理显示模块建立通信联络，当救援人员进入建筑物的门口时，获取安装在门口的RFID标签的ID信息，回传到处理显示模块，所述处理显示模块将救援人员的位置标记在地图上显示，作为救援人员的初始位置；

步骤S302、救援人员在行进中的位置确定；

救援人员在室内行走，每当靠近布置在室内关键位置处的RFID标签5米以内时，定位数传模块主动读取标签ID信息，并通过数传将包括标签ID信息和定位数传模块的编号信息的数传信息回传到处理显示模块，所述处理显示模块根据标签ID信息结合三维室内地图解析救援人员的位置点，并将救援人员的位置点和编号实时标记在地图上显示；

步骤S303、生成救援人员移动路径；

处理显示模块每隔2秒钟刷新一次显示结果，并将每个救援人员进入室内的行进中的位置点存储下来，结合地图生成每个救援人员的移动路径；以便救援人员的完成救援任务或发生突发情况的原路撤回。

8.根据权利要求5所述的室内定位方法，其特征在于，所述步骤4中，先前记录的救援人员的移动路径，作为后续进入的救援人员的进入引导路径，由指挥人员引导后续救援人员顺利进入救援现场；如发生突发情况，使某个救援人员的发生迷路现象，指挥人员根据记录的其他救援人员的移动路径，指挥迷路救援人员撤回。