CN108924925A - 一种施工人员定位方法及其定位系统 - Google Patents

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蒋海里
任雅颖
张鸣
张一鸣
刘佳
李源
吴骏
薛旺
刘浩磊
诸明星
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    • H04W4/30—Services specially adapted for particular environments, situations or purposes

Abstract

本发明公开了一种施工人员定位方法，包括如下步骤：S1：选取若干可视基站，如果可视基站的数量为一个，则进入步骤S2；如果可视基站的数量为两个，则进入步骤S3；如果可视基站的数量为三个或者三个以上时，则进入步骤S4；S2：通过定位标签与可视基站的距离信息和信号到达角度信息计算定位标签的位置；S3：通过定位标签与两个可视基站的距离信息计算定位标签的位置；S4：通过定位标签与每一个可视基站的距离信息进行迭代计算，获得定位标签的位置。本发明还公开了一种施工人员定位系统，本发明可以简化施工人员定位系统的安装部署条件，并可提高定位系统的稳定度。

Description

一种施工人员定位方法及其定位系统
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，具体地是涉及一种施工人员定位方法及其定位系统。
背景技术
目前，桥梁建设过程中，对于施工人员定位的难度较其他场景更大，主要体现在桥梁建设对垂直方向定位精度要求高(卫星导航只对水平方向的坐标精度要求高)，建设过程中信号会出现各种遮挡情况，影响定位的稳定性(如现有UWB技术，需要同时接收3个以上基站的直视信号，而在桥梁建设过程中，现场环境很难满足)。
因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。
发明内容
本发明旨在提供一种施工人员定位方法及其定位系统，其可以简化施工人员定位系统的安装部署条件，并可提高定位系统的稳定度。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种施工人员定位方法，包括如下步骤：
S1：选取若干可视基站，如果可视基站的数量为一个，则进入步骤S2；如果可视基站的数量为两个，则进入步骤S3；如果可视基站的数量为三个或者三个以上时，则进入步骤S4；
S2：通过定位标签与可视基站的距离信息和信号到达角度信息计算定位标签的位置；
S3：通过定位标签与两个可视基站的距离信息计算定位标签的位置；
S4：通过定位标签与每一个可视基站的距离信息进行迭代计算，获得定位标签的位置。
优选地，所述步骤S2具体包括：
S21：定位标签在T1时刻发出无线信号；
S22：可视基站接收到该无线信号后，测量信号的到达角度θ，并返回一个无线信号至定位标签；
S23：定位标签接收可视基站返回的信号，记录接收到信号的时刻为T2和达到角度α；
S24：通过(T2-T1)*c/2得到可视基站与定位标签的距离d；
S25：定位标签将距离d发送给可视基站，可视基站将该值以及可视基站测量的信号到达角度信息回传至服务器；
S26：在服务器端，根据可视基站的坐标、可视基站与定位标签的距离以及信号的到达角度，计算定位标签的位置。
优选地，所述步骤S26中按照下述方程组计算计算定位标签的位置：
其中，基站坐标(x1,y1,z1)，定位标签坐标(x,y,z)，信号的到达角度信息包括θ及α。
优选地，所述步骤S3具体包括：
S31：获得两个可视基站的坐标(x′1,y′1,z′1)和(x′2,y′2,z′2)；
S32：测量获得两个可视基站到定位标签的距离分别为d1和d2；
S33：按照下述方程组获得定位标签的坐标(x,y,z)：
优选地，所述步骤S1具体包括：
S11：在施工现场部署多个蓝牙信标节点；
S12：预先建立映射表，映射表中保存不同信标节点所处位置，可视基站的编号；
S13：定位标签首先接收蓝牙信标节点的信号，获知当前接收到的最强蓝牙信标信号编号，通过查询映射表，获取当前所在位置的可视基站的编号，选取若干可视基站，并根据可视基站的数量选择进入S2、步骤S3或者步骤S4.
一种施工人员定位系统，包括：
可视基站选取和判断模块，用于选取若干可视基站，如果可视基站的数量为一个，则进入第一计算模块；如果可视基站的数量为两个，则进入第二计算模块；如果可视基站的数量为三个或者三个以上时，则进入第三计算模块；
第一计算模块，用于通过定位标签与可视基站的距离信息和信号到达角度信息计算定位标签的位置；
第二计算模块，用于通过定位标签与两个可视基站的距离信息计算定位标签的位置；
第三计算模块，用于通过定位标签与每一个可视基站的距离信息进行迭代计算，获得定位标签的位置。
优选地，所述第一计算模块具体包括：
第一信号获取单元，定位标签在T1时刻发出无线信号，可视基站接收到该无线信号后，测量信号的到达角度θ，并返回一个无线信号至定位标签；
第二信号获取单元，定位标签接收可视基站返回的信号，记录接收到信号的时刻为T2和达到角度α；
第一距离计算单元，通过(T2-T1)*c/2得到可视基站与定位标签的距离d；
发送单元，定位标签将距离d发送给可视基站，可视基站将该值以及可视基站测量的信号到达角度信息回传至服务器；
第一计算单元，服务器端根据可视基站的坐标、可视基站与定位标签的距离以及信号的到达角度，计算定位标签的位置。
优选地，所述第一计算单元按照下述方程组计算计算定位标签的位置：
其中，基站坐标(x1,y1,z1)，定位标签坐标(x,y,z)，信号的到达角度信息包括θ及α。
优选地，所述第二计算模块具体包括：
可视基站坐标获取单元，用于获得两个可视基站的坐标(x′1,y′1,z′1)和(x′2,y′2,z′2)；
第二距离计算单元，用于测量获得两个可视基站到定位标签的距离分别为d1和d2；
第二计算单元，用于按照下述方程组获得定位标签的坐标(x,y,z)：
优选地，所述可视基站选取和判断模块具体包括：
蓝牙信标节点部署单元，用于在施工现场部署多个蓝牙信标节点；
映射表建立单元，用于预先建立映射表，映射表中保存不同信标节点所处位置，可视基站的编号；
蓝牙信标节点信号获取单元，定位标签接收蓝牙信标节点的信号，获知当前接收到的最强蓝牙信标信号编号；
可视基站选取单元，用于通过查询映射表，获取当前所在位置的可视基站的编号，选取若干可视基站，
判断单元，用于根据可视基站的数量选择进入第一计算模块、第二计算模块或者第三计算模块。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
本发明所述的施工人员定位方法及其定位系统，可以简化施工人员定位系统的安装部署条件，并可提高定位系统的稳定度。
附图说明
图1为本发明所述的施工人员定位方法的流程图；
图2为一个可视基站时定位标签的计算原理图；
图3为本发明所述的施工人员定位系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，为符合本实施例的一种施工人员定位方法，包括如下步骤：
S1：选取若干可视基站，如果可视基站的数量为一个，则进入步骤S2；如果可视基站的数量为两个，则进入步骤S3；如果可视基站的数量为三个或者三个以上时，则进入步骤S4；
S2：通过定位标签与可视基站的距离信息和信号到达角度信息计算定位标签的位置；
S3：通过定位标签与两个可视基站的距离信息计算定位标签的位置；
S4：通过定位标签与每一个可视基站的距离信息进行迭代计算，获得定位标签的位置。
优选地，所述步骤S2具体包括：
S21：定位标签在T1时刻发出无线信号；
S22：可视基站接收到该无线信号后，测量信号的到达角度θ，并返回一个无线信号至定位标签；
S23：定位标签接收可视基站返回的信号，记录接收到信号的时刻为T2和达到角度α；
S24：通过(T2-T1)*c/2得到可视基站与定位标签的距离d；
S25：定位标签将距离d发送给可视基站，可视基站将该值以及可视基站测量的信号到达角度信息回传至服务器；
S26：在服务器端，根据可视基站的坐标、可视基站与定位标签的距离以及信号的到达角度，计算定位标签的位置。(即只需要一个可视基站即可计算出定位标签的位置)
优选地，参照图2，所述步骤S26中按照下述方程组计算计算定位标签的位置：
其中，基站坐标(x1,y1,z1)，定位标签坐标(x,y,z)，信号的到达角度信息包括θ及α。
优选地，所述步骤S3具体包括：
S31：获得两个可视基站的坐标(x′1,y′1,z′1)和(x′2,y′2,z′2)；
S32：测量获得两个可视基站到定位标签的距离分别为d1和d2；该距离的测量可以参照上述步骤S2的方法，当然，其他测量方法也在本实施例的保护范围之内。
S33：按照下述方程组获得定位标签的坐标(x,y,z)：
优选地，所述步骤S1具体包括：
S11：在施工现场部署多个蓝牙信标节点；
S12：预先建立映射表，映射表中保存不同信标节点所处位置，可视基站的编号，如下表1所示；
表1
S13：定位标签首先接收蓝牙信标节点的信号，获知当前接收到的最强蓝牙信标信号编号，通过查询映射表，获取当前所在位置的可视基站的编号，选取若干可视基站，并根据可视基站的数量选择进入S2、步骤S3或者步骤S4.
如果可直视的基站仅有3个或以上，则用传统方式进行定位，方程组为
可用牛顿迭代的计算方式，求解该方程组，得到坐标值。
即本实施例可以简化施工人员定位系统的安装部署条件，并可提高定位系统的稳定度，适用于一个或者多个可视基站，实用性更强。
实施例2
如图3所示，为符合本实施例的一种施工人员定位系统，包括：
可视基站选取和判断模块，用于选取若干可视基站，如果可视基站的数量为一个，则进入第一计算模块；如果可视基站的数量为两个，则进入第二计算模块；如果可视基站的数量为三个或者三个以上时，则进入第三计算模块；
第一计算模块，用于通过定位标签与可视基站的距离信息和信号到达角度信息计算定位标签的位置；
第二计算模块，用于通过定位标签与两个可视基站的距离信息计算定位标签的位置；
第三计算模块，用于通过定位标签与每一个可视基站的距离信息进行迭代计算，获得定位标签的位置。
优选地，所述第一计算模块具体包括：
第一信号获取单元，定位标签在T1时刻发出无线信号，可视基站接收到该无线信号后，测量信号的到达角度θ，并返回一个无线信号至定位标签；
第二信号获取单元，定位标签接收可视基站返回的信号，记录接收到信号的时刻为T2和达到角度α；
第一距离计算单元，通过(T2-T1)*c/2得到可视基站与定位标签的距离d；
发送单元，定位标签将距离d发送给可视基站，可视基站将该值以及可视基站测量的信号到达角度信息回传至服务器；
第一计算单元，服务器端根据可视基站的坐标、可视基站与定位标签的距离以及信号的到达角度，计算定位标签的位置。(即只需要一个可视基站即可计算出定位标签的位置)
优选地，参照图2，所述第一计算单元按照下述方程组计算计算定位标签的位置：
其中，基站坐标(x1,y1,z1)，定位标签坐标(x,y,z)，信号的到达角度信息包括θ及α。
优选地，所述第二计算模块具体包括：
可视基站坐标获取单元，用于获得两个可视基站的坐标(x′1,y′1,z′1)和(x′2,y′2,z′2)；
第二距离计算单元，用于测量获得两个可视基站到定位标签的距离分别为d1和d2；该距离的测量可以参照上述第一计算模块的测量方法，当然，其他测量方法也在本实施例的保护范围之内。
第二计算单元，用于按照下述方程组获得定位标签的坐标(x,y,z)：
优选地，所述可视基站选取和判断模块具体包括：
蓝牙信标节点部署单元，用于在施工现场部署多个蓝牙信标节点；
映射表建立单元，用于预先建立映射表，映射表中保存不同信标节点所处位置，可视基站的编号，如下表2所示；
表2
蓝牙信标编号 可直视的基站编号
1 3、1
2 2、7、3
3 1、3、4
4 1
…… ……
蓝牙信标节点信号获取单元，定位标签接收蓝牙信标节点的信号，获知当前接收到的最强蓝牙信标信号编号；
可视基站选取单元，用于通过查询映射表，获取当前所在位置的可视基站的编号，选取若干可视基站，
判断单元，用于根据可视基站的数量选择进入第一计算模块、第二计算模块或者第三计算模块。
如果可直视的基站仅有3个或以上，则用传统方式进行定位，方程组为
可用牛顿迭代的计算方式，求解该方程组，得到坐标值。
即本实施例可以简化施工人员定位系统的安装部署条件，并可提高定位系统的稳定度，适用于一个或者多个可视基站，实用性更强。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种施工人员定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：选取若干可视基站，如果可视基站的数量为一个，则进入步骤S2；如果可视基站的数量为两个，则进入步骤S3；如果可视基站的数量为三个或者三个以上时，则进入步骤S4；
S2：通过定位标签与可视基站的距离信息和信号到达角度信息计算定位标签的位置；
S3：通过定位标签与两个可视基站的距离信息计算定位标签的位置；
S4：通过定位标签与每一个可视基站的距离信息进行迭代计算，获得定位标签的位置。
2.如权利要求1所述的施工人员定位方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
S21：定位标签在T1时刻发出无线信号；
S22：可视基站接收到该无线信号后，测量信号的到达角度θ，并返回一个无线信号至定位标签；
S23：定位标签接收可视基站返回的信号，记录接收到信号的时刻为T2和达到角度α；
S24：通过(T2-T1)*c/2得到可视基站与定位标签的距离d；
S25：定位标签将距离d发送给可视基站，可视基站将该值以及可视基站测量的信号到达角度信息回传至服务器；
S26：在服务器端，根据可视基站的坐标、可视基站与定位标签的距离以及信号的到达角度，计算定位标签的位置。
3.如权利要求2所述的施工人员定位方法，其特征在于，所述步骤S26中按照下述方程组计算计算定位标签的位置：
其中，基站坐标(x1,y1,z1)，定位标签坐标(x,y,z)，信号的到达角度信息包括θ及α。
4.如权利要求1-3任一所述的施工人员定位方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31：获得两个可视基站的坐标(x′1,y′1,z′1)和(x′2,y′2,z′2)；
S32：测量获得两个可视基站到定位标签的距离分别为d1和d2；
S33：按照下述方程组获得定位标签的坐标(x,y,z)：
5.如权利要求1-4任一所述的施工人员定位方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
S11：在施工现场部署多个蓝牙信标节点；
S12：预先建立映射表，映射表中保存不同信标节点所处位置，可视基站的编号；
S13：定位标签首先接收蓝牙信标节点的信号，获知当前接收到的最强蓝牙信标信号编号，通过查询映射表，获取当前所在位置的可视基站的编号，选取若干可视基站，并根据可视基站的数量选择进入S2、步骤S3或者步骤S4。
6.一种施工人员定位系统，其特征在于，包括：
可视基站选取和判断模块，用于选取若干可视基站，如果可视基站的数量为一个，则进入第一计算模块；如果可视基站的数量为两个，则进入第二计算模块；如果可视基站的数量为三个或者三个以上时，则进入第三计算模块；
第一计算模块，用于通过定位标签与可视基站的距离信息和信号到达角度信息计算定位标签的位置；
第二计算模块，用于通过定位标签与两个可视基站的距离信息计算定位标签的位置；
第三计算模块，用于通过定位标签与每一个可视基站的距离信息进行迭代计算，获得定位标签的位置。
7.如权利要求6所述的施工人员定位系统，其特征在于：所述第一计算模块具体包括：
第一信号获取单元，定位标签在T1时刻发出无线信号，可视基站接收到该无线信号后，测量信号的到达角度θ，并返回一个无线信号至定位标签；
第二信号获取单元，定位标签接收可视基站返回的信号，记录接收到信号的时刻为T2和达到角度α；
第一距离计算单元，通过(T2-T1)*c/2得到可视基站与定位标签的距离d；
发送单元，定位标签将距离d发送给可视基站，可视基站将该值以及可视基站测量的信号到达角度信息回传至服务器；
第一计算单元，服务器端根据可视基站的坐标、可视基站与定位标签的距离以及信号的到达角度，计算定位标签的位置。
8.如权利要求7所述的施工人员定位系统，其特征在于：所述第一计算单元按照下述方程组计算计算定位标签的位置：
其中，基站坐标(x1,y1,z1)，定位标签坐标(x,y,z)，信号的到达角度信息包括θ及α。
9.如权利要求6-8任一所述的施工人员定位系统，其特征在于，所述第二计算模块具体包括：
可视基站坐标获取单元，用于获得两个可视基站的坐标(x′1,y′1,z′1)和(x′2,y′2,z′2)；
第二距离计算单元，用于测量获得两个可视基站到定位标签的距离分别为d1和d2；
第二计算单元，用于按照下述方程组获得定位标签的坐标(x,y,z)：
10.如权利要求6-9任一所述的施工人员定位系统，其特征在于，所述可视基站选取和判断模块具体包括：
蓝牙信标节点部署单元，用于在施工现场部署多个蓝牙信标节点；
映射表建立单元，用于预先建立映射表，映射表中保存不同信标节点所处位置，可视基站的编号；
蓝牙信标节点信号获取单元，定位标签接收蓝牙信标节点的信号，获知当前接收到的最强蓝牙信标信号编号；
可视基站选取单元，用于通过查询映射表，获取当前所在位置的可视基站的编号，选取若干可视基站，
判断单元，用于根据可视基站的数量选择进入第一计算模块、第二计算模块或者第三计算模块。
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