CN107765210A - 一种软件定义的集成运动目标定位系统 - Google Patents

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Abstract

一种软件定义的集成运动目标定位系统，属于运动目标定位系统。软件定义的集成运动目标定位系统，由原始数据获取模块、数据库、距离求解引擎、位置解算引擎、结果优化引擎、定位结果应用模块等组成。除了原始数据获取模块由传统意义上的运动目标定位系统完成之外，其它功能均以软件的形式实现。距离求解、位置解算、结果优化等各个核心功能内部可以自由选择最合适的算法或算法组合，因此不但便于定位系统的部署、推广和升级，也为定位系统开发人员开发、测试新算法提供了便捷的集成实验手段。用户从众多算法中通过性能对比，选择最适合自己应用场景的定位算法；算法库已实现了众多的算法，系统升级或部署新算法的时候，只需现场或远程升级算法库即可。

Description

一种软件定义的集成运动目标定位系统
技术领域
本发明涉及一种运动目标定位系统，特别是一种软件定义的集成运动目标定位系统。
背景技术
运动目标定位系统是工矿企业进行人员调度、考勤管理、绩效发放的有效手段，亦是工矿企业进行生产管理、设备维护、成本管理的重要保障。比如在煤矿企业中，运动目标定位系统是进行无人采煤、减人提效、保障安全的有效手段，特别对薄煤层开采意义重大；同时，也是煤矿企业煤矿安全生产法律法规(国发[2010]23号、《煤矿生产规程》等)的强制要求。在应急情况下，运动目标定位系统可为井下人员自动规划最优逃生路径，为快速升井、挽救生命赢得宝贵时间，并有助于救援人员准确确定受困矿工位置，快速制定救援策略。
图1为运动目标定位系统的一般结构图，目前对于运动目标的定位一般采用基于距离测量的定位方式。待定位的移动目标携带标签节点，周期性的发射无线电信号，所述的移动目标简称为动目标，亦称未知节点。当未知节点进入某一个或某几个定位基站的通信范围时，将收到未知节点所发射的无线电信号，所述的定位基站亦称信标节点。随后，定位基站将收到的无线电信号发送给定位服务器，由定位服务器解算出未知节点的位置，从而实现未知节点的定位。
在以前的运动目标定位系统中，采用什么样的距离测量算法和定位解算方法是确定的，导致系统难以根据用户的实际情况自适应的选择最优的定位算法，也难以实现系统的无缝升级，阻碍了定位算法的提高，无法实现系统性能的最优化。
发明内容
本发明的目的是要提供一种软件定义的集成运动目标定位系统，解决现有运动目标定位系统难以实现系统的无缝升级，阻碍了定位算法的提高，无法实现系统性能的最优化的问题。
本发明的功能是这样实现的：该集成运动目标定位系统包括：原始数据获取模块、集成位置解算和优化与应用平台；原始数据获取模块通过有线或无线网络与集成位置解算和优化与应用平台连接；
所述的原始数据获取模块包括移动目标、定位基站、传输网络所有基础设施，所述的移动目标携带有标签，所述的定位基站为基站或网关；所述的集成位置解算和优化与应用平台位于定位服务器中；
集成位置解算和优化与应用平台包括：定位原始数据获取模块、数据库、距离求解引擎、位置解算引擎、结果优化引擎、定位结果应用模块；定位原始数据获取模块的输出端与数据库连接，距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎的输入端均与数据库的输出端连接；距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎的输出端与定位结果应用模块的输入端连接，同时反馈到数据库；距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎包含三个算法库，分别为距离求解算法库、位置解算算法库和结果优化算法库。
除了原始数据获取模块由传统意义上的运动目标定位系统完成之外，其它功能均以软件的形式实现。
集成运动目标定位方法的具体步骤如下：
(1)定位原始数据获取模块获得原始距离测量信息，并统一存储到数据库中；所述的获得的原始距离测量信息不限制承载原始数据的信号类型，也不限制距离测量的测量方法；
所述的信号类型为：电磁信号、声音信号、光信号或者热辐射信号；所述的测量方法为到达角度、信号强度、到达时间或者信号相位变化；
(2)距离求解引擎从数据库读取原始数据，根据信号类型和测量方法自适应的从距离求解算法库中选择合适的距离求解算法，求解目标节点与信标节点之间的距离；
进一步的：用户能够随时通过向距离求解算法库添加插件的方式添加自己所设计的距离求解新算法。
(3)距离求解引擎求得目标节点与信标节点之间的距离之后，位置解算引擎从位置解算算法库中自适应的选择合适的位置解算算法或算法组合，求解运动目标的当前位置；同时，位置解算引擎调用环境参数、物联网终端以及其他相关外部信息，根据这些参数构造的物理空间约束、几何约束以及不同对象间的关联，提高定位结果的精确度；
进一步的，为了提高系统的伸缩性，根据约束和关联的定位精度提升的实现位置有三种选择，一是直接在位置解算使用、二是在位置优化中使用、三是在位置解算和位置优化中同时使用；
进一步的：用户能够随时通过向位置解算算法库添加插件的方式添加自己所设计的位置解算新算法或更新外部参数信息。
(4)位置解算引擎的结果有两种选择：一是直接作为最终结果存储到数据库中，二是作为结果优化引擎的输入，由结果优化引擎调用结果优化算法库中的合适算法或算法组合，对定位结果作进一步优化；定位优化结果一方面存入数据库中，另一方面送入定位结果应用模块实现实时轨迹、位置显示等功能。
进一步的：用户能够随时通过向结果优化算法库添加插件的方式添加自己所设计的结果优化新算法。
有益效果，由于采用了上述方案，不用替换已经安装的现有定位系统的硬件设备，只需在定位服务器安装集成位置解算、优化与应用平台即可，除了原始数据获取模块由传统意义上的运动目标定位系统完成之外，其它功能均以软件的形式实现，因此大幅节省了现有投资，便于应用推广；当有更优秀的定位算法时，只需替换相应的距离求解算法、位置求解算法或位置优化算法即可，系统升级非常方便，甚至可以由厂家远程完成；由于不同用户面临不通的使用环境，用户可以从3个算法库中通过不断比较，组合出最适合自己的定位系统；对于定位系统开发人员而言，完备的距离求解算法库、位置求解算法库或位置优化算法库为新算法的设计、测试和应用提供了便捷的手段：设计新算法的时候，通过改变或设计某个环节的算法，甚至简单的组合现有算法，即可得到新的定位算法；测试新算法的时候，由于算法库已实现了众多的算法，并且算法库会随着新算法的加入而不断完善，因此算法性能的测试和比较变得非常容易；在应用新算法的时候，只需现场或远程升级平台软件即可。
解决了现有运动目标定位系统难以实现系统的无缝升级，阻碍了定位算法的提高，无法实现系统性能的最优化的问题，达到了本发明的目的。
附图说明：
图1是背景技术的运动目标定位系统的一般结构图。
图2是本发明的运动目标集成定位系统模块构成图。
图3是本发明的目标位置的集成解算、优化与应用图。
具体实施方式
实施例1：本发明的功能是这样实现的：该集成运动目标定位系统包括：原始数据获取模块、集成位置解算和优化与应用平台；原始数据获取模块通过有线或无线网络与集成位置解算和优化与应用平台连接；
所述的原始数据获取模块包括移动目标、定位基站、传输网络所有基础设施，所述的移动目标携带有标签，所述的定位基站为基站或网关；所述的集成位置解算和优化与应用平台位于定位服务器中；
集成位置解算和优化与应用平台包括：定位原始数据获取模块、数据库、距离求解引擎、位置解算引擎、结果优化引擎、定位结果应用模块；定位原始数据获取模块的输出端与数据库连接，距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎的输入端均与数据库的输出端连接；距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎的输出端与定位结果应用模块的输入端连接，同时反馈到数据库；距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎包含三个算法库，分别为距离求解算法库、位置解算算法库和结果优化算法库。
集成运动目标定位方法的具体步骤如下：
(1)定位原始数据获取模块获得原始距离测量信息，并统一存储到数据库中；所述的获得的原始距离测量信息不限制承载原始数据的信号类型，也不限制距离测量的测量方法；所述的信号类型为：电磁信号、声音信号、光信号或者热辐射信号；所述的测量方法为到达角度、信号强度或者信号相位变化；
(2)距离求解引擎从数据库读取原始数据，根据信号类型和测量方法自适应的从距离求解算法库中选择合适的距离求解算法，求解目标节点与信标节点之间的距离；
进一步的：用户能够随时通过向距离求解算法库添加插件的方式添加自己所设计的距离求解新算法。
(3)距离求解引擎求得目标节点与信标节点之间的距离之后，位置解算引擎从位置解算算法库中自适应的选择合适的位置解算算法或算法组合，求解运动目标的当前位置；同时，位置解算引擎调用环境参数、物联网终端以及其他相关外部信息，根据这些参数构造的物理空间约束、几何约束以及不同对象间的关联，提高定位结果的精确度；
进一步的，为了提高系统的伸缩性，根据约束和关联的定位精度提升的实现位置有三种选择，一是直接在位置解算使用、二是在位置优化中使用、三是在位置解算和位置优化中同时使用；
进一步的：用户能够随时通过向位置解算算法库添加插件的方式添加自己所设计的位置解算新算法或更新外部参数信息。
(4)位置解算引擎的结果有两种选择：一是直接作为最终结果存储到数据库中，二是作为结果优化引擎的输入，由结果优化引擎调用结果优化算法库中的合适算法或算法组合，对定位结果作进一步优化；定位优化结果一方面存入数据库中，另一方面送入定位结果应用模块及时实时轨迹、位置显示。
进一步的：用户能够随时通过向结果优化算法库添加插件的方式添加自己所设计的结果优化新算法。
定位结果应用模块实时轨迹、位置显示之外，具有：(1)根据用户查询指令从数据库读取定位结果，进行历史轨迹回放；(2)与温度预警系统、人员识别系统进行联动；(3)实现不同定位算法的实时动态定位性能对比，为用户选择适合自己应用场景的定位算法提供依据，随时升级已部署的定位系统，为定位系统开发人员开发、测试新算法提供了便捷的集成实验手段；所述的定位系统为向集成解算、优化与应用平台中的算法库添加算法。
除了原始数据获取模块由传统意义上的运动目标定位系统完成之外，其它功能均以软件的形式实现。

Claims (7)

1.一种软件定义的集成运动目标定位系统，其特征是：该集成运动目标定位系统包括：原始数据获取模块、集成位置解算和优化与应用平台；原始数据获取模块通过有线或无线网络与集成位置解算和优化与应用平台连接；
所述的原始数据获取模块包括移动目标、定位基站、传输网络所有基础设施，所述的移动目标携带有标签，所述的定位基站为基站或网关；所述的集成位置解算和优化与应用平台位于定位服务器中；
集成位置解算和优化与应用平台包括：定位原始数据获取模块、数据库、距离求解引擎、位置解算引擎、结果优化引擎、定位结果应用模块；定位原始数据获取模块的输出端与数据库连接，距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎的输入端均与数据库的输出端连接；距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎的输出端与定位结果应用模块的输入端连接，同时反馈到数据库；距离求解引擎、位置解算引擎和结果优化引擎包含三个算法库，分别为距离求解算法库、位置解算算法库和结果优化算法库。
2.根据权利要求1所述的软件定义的集成运动目标定位系统，其特征是：集成运动目标定位方法的具体步骤如下：
（1）定位原始数据获取模块获得原始距离测量信息，并统一存储到数据库中；所述的获得的原始距离测量信息不限制承载原始数据的信号类型，也不限制距离测量的测量方法；
（2）距离求解引擎从数据库读取原始数据，根据信号类型和测量方法自适应的从距离求解算法库中选择合适的距离求解算法，求解目标节点与信标节点之间的距离；
（3）距离求解引擎求得目标节点与信标节点之间的距离之后，位置解算引擎从位置解算算法库中自适应的选择合适的位置解算算法或算法组合，求解运动目标的当前位置；同时，位置解算引擎调用环境参数、物联网终端以及其他相关外部信息，根据这些参数构造的物理空间约束、几何约束以及不同对象间的关联，提高定位结果的精确度；
（4）位置解算引擎的结果有两种选择：一是直接作为最终结果存储到数据库中，二是作为结果优化引擎的输入，由结果优化引擎调用结果优化算法库中的合适算法或算法组合，对定位结果作进一步优化；定位优化结果一方面存入数据库中，另一方面送入定位结果应用模块及时实时轨迹、位置显示。
3.根据权利要求2所述的软件定义的集成运动目标定位系统，其特征是：步骤（1）中，所述的信号类型为：电磁信号、声音信号、光信号或者热辐射信号；所述的测量方法为：到达角度、信号强度、到达时间或者信号相位变化。
4.根据权利要求2所述的软件定义的集成运动目标定位系统，其特征是：步骤（2）中，用户能够随时通过向距离求解算法库添加插件的方式添加自己所设计的距离求解新算法。
5.根据权利要求2所述的软件定义的集成运动目标定位系统，其特征是：步骤（3）中，为了提高系统的伸缩性，根据约束和关联的定位精度提升的实现位置有三种选择，一是直接在位置解算中使用、二是在位置优化中使用、三是在位置解算和位置优化中同时使用。
6.根据权利要求2所述的软件定义的集成运动目标定位系统，其特征是：步骤（3）中，用户能够随时通过向位置解算算法库添加插件的方式添加自己所设计的位置解算新算法或更新外部参数信息。
7.根据权利要求2所述的软件定义的集成运动目标定位系统，其特征是：步骤（3）中，用户能够随时通过向结果优化算法库添加插件的方式添加自己所设计的结果优化新算法。
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