CN109541536A - 一种定位追踪系统 - Google Patents

Abstract

发明提供一种定位追踪系统，包括一区域及一数据处理系统；所述数据处理系统包括分区信息单元、身份信息录入单元、身份识别单元、位置获取单元、分区判断单元、权限者判断单元和身份对比单元。本发明通过将NFC技术与UWB定位技术结合应用在工业化场景中,可实现人员或者物品的精准定位及人员身份信息的识别,避免因人员误操作工业设备所导致的损失，保证工业化场景中生产加工的安全。

Description

一种定位追踪系统

技术领域

本发明涉及一种应用于工业场景的人员及物品的定位追踪系统。

背景技术

继计算机网络、移动网络和互联网网络浪潮之后，以“智能化”为核心的物联网成为了信息化产业发展的又一大巨浪，而作为物联网领域的室内位置服务由于在室内导航、人员跟踪、货物定位及紧急救援等方面优势，日益受到了人们的青睐，并呈现出广阔的市场价值及商业应用前景。

常见的无线定位技术有:GPS,Wi-Fi(Wireless Fidelity),蓝牙(Bluetooth) ,Zigbee技术和有源RFID。美国的GPS定位系统在民用领域定位精度在10-15米左右, 不能满足人们对于工业场景下室内区域高精度的定位要求。基于无线Wi-Fi定位位置偏移大,定位不准。蓝牙定位覆盖范围有限,并且成本高; Zigbee RSSI定位不准,因此有必要针对工业场景下室内区域的高精度定位技术做进一步的改进和研究。

在智能工业化发展的场景下，工业生产是一条完整的产业链，在工业区域内设有多个办公区或者工作区，每个工作区都设有生产设备，每个用户都应具有进出所属办公区或者工作区的权限，用户负责不同的职责；如果不加以安全性的管理，工业生产会受到很大损失。

发明内容

本发明的目的在于，本发明提供定位追踪系统，可以有效解决了定位精度差、无法进行身份识别和工业区域生产安全性低等问题。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种定位追踪系统，包括一区域及一数据处理系统；所述数据处理系统包括：分区信息录入单元，所述区域被划分为至少一分区，用以录入至少一分区的分区信息，生成一分区数据库，所述分区数据库包括至少一分区的分区识别码及分区范围；身份信息录入单元，用以录入至少一用户的身份信息，生成一用户数据库；所述用户数据库包括至少一用户的用户识别码及用户权限信息；所述用户权限信息包括一用户有权限进入的分区的分区识别码；身份识别单元，当一用户位于所述区域内时，用以识别该用户的身份，获取该用户的用户识别码及用户权限信息；位置获取单元，当一用户位于所述区域内时，用以获取该用户的实时位置；分区判断单元，对比该用户的实时位置与所述分区数据库中每一分区的分区范围，获取该用户所处的特定分区的分区识别码；权限者判断单元，对比所述特定分区的分区识别码与所述用户数据库，筛选出有权限进入所述特定分区的至少一用户的用户识别码，生成一权限者名单；身份对比单元，用以对比该用户的用户识别码与所述权限者名单，判断该用户是否有权限进入特定分区。

进一步地，所述分区识别码为每一分区的编号，所述分区范围为每一分区的覆盖范围。

进一步地，所述用户为货品，所述用户识别码包括每一用户的名称及编号；或者，所述用户为人，所述用户识别码包括每一用户的姓名及工号。

进一步地，所述定位最终系统还包括可识别标签，设于每一用户内部或外表面；所述可识别标签内存储有所述用户的身份信息；以及阅读器，设于每一分区内，连接至所述数据处理系统，用以读取所述可识别标签。

进一步地，所述身份识别单元包括：可识别标签读取单元，用以读取一可识别标签内存储的用户的身份信息；身份获取单元，用以根据所述身份信息获取该用户的身份。

进一步地，所述可识别标签为NFC标签，所述阅读器为NFC基站；或者，所述可识别标签为RFID标签，所述阅读器为RFID阅读器。

进一步地，当所述用户为货品时，所述可识别标签被设置于一货品的内部或外表面；或者，当所述用户为人时，所述可识别标签被设置于一用户的衣物或随身物品的内部或外表面。

进一步地，所述追踪定位系统还包括：定位标签，设于每一用户内部或外表面；所述定位标签为有源UWB标签，用以发射脉冲信号；以及传感器，在每一分区内设有三个以上传感器，连接至所述数据处理系统，用以获取所述定位标签发射的脉冲信号。

进一步地，所述位置获取单元包括标签位置计算单元，用以根据所述脉冲信号计算出所述定位标签的实时位置。

进一步地，当所述用户为货品时，所述定位标签被设置于一货品内部或外表面；或者，当所述用户为人时，所述定位标签被设置于一用户的衣物或随身物品的内部或外表面。

本发明的有益效果是：本发明提出一种定位追踪系统，通过NFC技术与UWB定位技术结合应用在工业化场景中,可实现人员或者物品的精准定位及人员身份信息的识别,使每个人员或者物品都应在所述的工作区内安全工作，可以避免人员进入无权限的区域或者物品因人员误操作所导致的损失，可以增加工业生产作业的安全。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明实施例所述区域和分区的示意图；

图2为本发明实施例所述定位追踪系统的结构示意图；

图3为本发明实施例所述定位追踪系统的功能模块简图；

图4为本发明实施例所述定位追踪方法的流程图；

图5为本发明实施例中所述身份识别步骤流程图；

图6为本发明实施例中所述位置获取步骤流程图。

具体实施方式

以下是各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可以用实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如上、下、前、后、左、右、内、外、侧等，仅是参考附图式的方向。本发明提到的元件名称，例如第一、第二等，仅是区分不同的元部件，可以更好的表达。在图中，结构相似的单元以相同标号表示。

本文将参照附图来详细描述本发明的实施例。本发明可以表现为许多不同形式，本发明不应仅被解释为本文阐述的具体实施例。本发明提供这些实施例是为了解释本发明的实际应用，从而使本领域其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改方案。

如图1~2所示，在工业场景下，一工厂内设有一区域100，在该作业区内划分多个不同子区域101（简称分区），每一个分区里安装多台机器设备102，用户103可以在区域100内不同分区可以自由行走，但是并不是每个用户103都具有进入分区101的权限。数据处理系统200通过对不同权限用户103身份信息识别，并且判定该用户103是否可以在分区范围101内活动。本发明通过提出一种定位追踪系统，实现人员的高精度定位,对人员动态位置进行实时追踪并且动态人员管理,可对未经许可进入危险区域的员工在控制中心进行报警,以免造成人生伤害; 在工业场景内, 机械设备未经控制中心授权, 将不允许人员进行非法操作,以免误操作导致机台损坏或者人伤等情况发生，用以保证工业化生产的安全。

本发明提供一种定位追踪系统，包括一区域100及一数据处理系统200；区域100内包括多个分区101，每一个分区里安装多台机器设备102；所述不同分区101具有不同的区域识别码和区域范围，在不同分区101安装多个传感器281和阅读器233。用户103具有自己的用户识别码和用户权限信息，可以在区域100行走，用户103身上安装可识别标签和定位标签；阅读器233可以通过读取可识别标签获得用户身份信息，传感器281可以通过定位标签将位置信息发送至数据处理系统200，最后数据处理系统200判断该用户103是否具有权限进入所述分区101。

本发明中的可识别标签为NFC标签，所述阅读器为NFC基站；NFC技术即近距离无线通讯技术，NFC是一种非接触式识别和互联技术或者，NFC的短距离交互大大简化了整个认证识别过程，使电子设备间互相访问更直接、更安全。本发明中所述可识别标签也可以为RFID标签，所述阅读器为RFID阅读器，简单来说它就是电子标签，是一种利用无线电射频信号耦合传输的特性，并在读写器和标签之间进行非接触双向数据传输以达到目标识别和数据交换目的的技术。它可以识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作方便快捷，它是一种简单的无线系统。

所述定位标签为有源UWB标签，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，低截获能力，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，非常适于建立一个高效的无线局域网或多个无线局域网。

如图2所示，数据处理系统200，优选物理服务器或云服务器，无线连接至传感器281和阅读器233，这样传感器281和阅读器233分别将数据传送至数据处理系统。当一用户103行走在分区101内，传感器281和阅读器233获取数据反馈至数据处理系统200，如用户103的分区位置信息、用户身份信息等，从而使得数据处理系统200可以实现对用户103在区域100内位置实时监控，并核实用户103身份信息是否有权限进入分区101，并可以保证分区101加工作业的安全。

当所述用户为货品时，所述可识别标签被设置于一货品的内部或外表面；或者，当所述用户为人时，所述可识别标签被设置于一用户的衣物或随身物品的内部或外表面。当所述用户为货品时，所述定位标签被设置于一货品内部或外表面；或者，当所述用户为人时，所述定位标签被设置于一用户的衣物或随身物品的内部或外表面。

如图3所示，数据处理系统200包括分区信息单元21、身份信息录入单元22、身份识别单元23、位置获取单元24、分区判断单元26、权限者判断单元27和身份对比单元28。

分区信息录入单元21，用以录入区域100内至少一分区101的分区信息，生成一分区数据库，所述分区数据库包括至少一分区的分区识别码及分区范围。

身份信息录入单元22，当新增用户时，用以录入至少一用户的身份信息，生成一用户数据库；所述用户数据库包括至少一用户的用户识别码及用户权限信息；所述用户权限信息包括一用户有权限进入的分区的分区识别码；本发明中用户可为人或物品，当用户为货品，所述用户识别码包括每一用户的名称及编号；或者，当用户为人，所述用户识别码包括每一用户的姓名及工号。

身份识别单元23，包括可识别标签读取单元231和身份获取单元232，当一用户位于区域100内时，将带有用户信息的可识别标签以及定位标签贴附在用户内部或着外表面，用以识别该用户103的身份，获取该用户的用户识别码及用户权限信息；可识别标签读取单元231用以读取一可识别标签内存储的用户的身份信息；身份获取单元232用以根据所述身份信息获取该用户的身份。

位置获取单元24，当一用户位于所述区域内时，传感器接收到定位标签发出的脉冲信号并发送至数据处理系统，接着处理器通过标签位置计算单元获取该用户的实时位置。

分区判断单元26，定位系统对比该用户的实时位置与所述分区数据库中每一分区的分区范围，获取该用户所处的特定分区的分区识别码。

权限者判断单元27，对比所述特定分区的分区识别码与所述用户数据库，筛选出有权限进入所述特定分区的至少一用户的用户识别码，生成一权限者名单。

身份对比单元28，用以对比该用户的用户识别码与所述权限者名单，判断该用户是否有权限进入特定分区。通过所述身份对比单元判断步骤，对用户在区域内进行动态管理，避免误操作导致机器设备的损坏或者工作人员受伤等情况发生，保证了工业区生产的安全。

如图所示4，本发明提供一种定位追踪方法，包括步骤S1~S7。

S1、分区信息录入步骤，一区域100被划分为至少一分区101，录入至少一分区101的分区信息，生成一分区数据库，所述分区数据库包括至少一分区的分区识别码及分区范围，所述分区识别码为每一分区的编号，所述分区范围为每一分区的覆盖范围。

在此实施例中，分区信息录入步骤可以将每一分区进行不同的区分，可以在计算机中更加容易的进行操作，并且可以用数据库更加容易的进行分区管理。

S2、身份信息录入步骤，当有新用户进入区域100时，录入至少一用户的身份信息，生成一用户数据库，所述用户数据库包括至少一用户的用户识别码及用户权限信息；所述用户权限信息包括一用户有权限进入的分区的分区识别码，所述用户为人，所述用户识别码包括每一用户的姓名及工号；或者，所述用户为货品，所述用户识别码包括每一用户的名称及编号。

在此实施例中，用户具有自身的用户识别码和用户权限信息，这方便在区域内对用户进行管理，并且在计算机终端的处理中，只需要在终端处显示用户的姓名或者工号，计算机终端更加容易的进行判断。

S3、身份识别步骤，当一用户位于所述区域内时，识别该用户的身份，获取该用户的用户识别码及用户权限信息；所述身份识别步骤包括如下步骤：S31、可识别标签设置步骤，为每一用户设置一可识别标签；所述可识别标签内存储有该用户的身份信息；S32、阅读器设置步骤，在每一分区内设置至少一阅读器，用以读取所述可识别标签；S33、可识别标签读取步骤，用以读取一可识别标签内存储的用户的身份信息；S34、身份获取步骤，用以根据所述身份信息获取该用户的身份；所述可识别标签为NFC标签，所述阅读器为NFC基站；或者，所述可识别标签为RFID标签，所述阅读器为RFID阅读器；当所述用户为货品时，所述可识别标签被设置于一货品内部或外表面；或者，当所述用户为人时，所述可识别标签被设置于一用户的衣物或随身物品的内部或外表面。

在此实施例中，通过RFID或者NFC定位技术，可以读取用户的身份信息，可以实现对用户进行身份识别，提高在工业生产时的安全性。本发明优选为NFC技术，NFC是一种非接触式识别和互联技术或者，NFC的短距离交互大大简化了整个认证识别过程，使电子设备间互相访问更直接、更安全。

S4、位置获取步骤，当一用户位于所述区域内时，获取该用户的实时位置；所述位置获取步骤包括如下步骤:S41、定位标签设置步骤，为每一用户设置一定位标签，其为有源UWB标签，用以发射脉冲信号；S42、传感器设置步骤，在每一分区101内设置三个以上传感器，用以获取所述定位标签发射的脉冲信号；S43、定位信号采集步骤，所述传感器同步获取所述定位标签发射的脉冲信号；S44、标签位置计算步骤，根据所述脉冲信号计算出所述定位标签的实时位置。当所述用户为货品时，所述定位标签被设置于一货品内部或外表面；或者，当所述用户为人时，所述定位标签被设置于一用户的衣物或随身物品的内部或外表面。

在此实施例中，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰落不敏感，低截获能力，定位精度高等优点，尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入，非常适于建立一个高效的无线局域网或多个无线局域网，可以在所述定位系统中实现精准的定位。

S5、分区判断步骤，对比该用户的实时位置与所述分区数据库中每一分区的分区范围，获取该用户所处的特定分区的分区识别码；

S6、权限者判断步骤，对比所述特定分区的分区识别码与所述用户数据库，筛选出有权限进入所述特定分区的至少一用户的用户识别码，生成一权限者名单；

S7、身份对比步骤，对比该用户的用户识别码与所述权限者名单，判断该用户是否有权限进入特定分区。

在一个实施例中，将一个大型厂区作为区域100，将厂区内的每个厂房、每个货仓及每个办公室都设置为一个分区101，每个厂房、每个货仓及每个办公室都设置有门禁装置，每个员工进入其对应的厂房、货仓及办公室前都需要用所述定位追踪方法进行权限判定，每个员工只能进入其有权限进入的区域，从而确保厂区安全。

在另一个实施例中，将一个大型厂房作为区域100，将厂房内的每一生产设备都设置为一个分区101，每个生产设备都设置有智能开关，每个工人在操作生产设备前都需要用所述定位追踪方法进行权限判定，每个员工只能操作其有权限操作的设备，从而确保生产安全。

本发明提出一种定位追踪系统，通过将NFC技术与UWB定位技术结合应用在工业化场景中；通过阅读器读取可识别标签对用户进行用户身份信息核实，通过传感器接受定位标签得到用户的实时定位。可实现人员或者物品的精准定位及人员身份信息的追踪识别,判断用户是否有权限在不同分区内，对工业化生产避免因人员误操作工业设备所导致的损失，使工业生产安全有效的执行。

应当指出，对于经充分说明的本发明来说，还可具有多种变换及改型的实施方案，并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明，而不是对发明的限制。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (10)

1.一种定位追踪系统，其特征在于，包括一区域及一数据处理系统；

所述数据处理系统包括：

分区信息录入单元，所述区域被划分为至少一分区，用以录入至少一分区的分区信息，生成一分区数据库，所述分区数据库包括至少一分区的分区识别码及分区范围；

身份信息录入单元，用以录入至少一用户的身份信息，生成一用户数据库；所述用户数据库包括至少一用户的用户识别码及用户权限信息；所述用户权限信息包括一用户有权限进入的分区的分区识别码；

身份识别单元，当一用户位于所述区域内时，用以识别该用户的身份，获取该用户的用户识别码及用户权限信息；

位置获取单元，当一用户位于所述区域内时，用以获取该用户的实时位置；

分区判断单元，对比该用户的实时位置与所述分区数据库中每一分区的分区范围，获取该用户所处的特定分区的分区识别码；

权限者判断单元，对比所述特定分区的分区识别码与所述用户数据库，筛选出有权限进入所述特定分区的至少一用户的用户识别码，生成一权限者名单；以及

身份对比单元，用以对比该用户的用户识别码与所述权限者名单，判断该用户是否有权限进入特定分区。

2.如权利要求1所述的定位追踪系统，其特征在于，

所述分区识别码为每一分区的编号，所述分区范围为每一分区的覆盖范围。

3.如权利要求1所述的定位追踪系统，其特征在于，

所述用户为货品，所述用户识别码包括每一用户的名称及编号；或者，

所述用户为人，所述用户识别码包括每一用户的姓名及工号。

4.如权利要求1所述的定位追踪系统，其特征在于，还包括

可识别标签，设于每一用户内部或外表面；所述可识别标签内存储有所述用户的身份信息；以及

阅读器，设于每一分区内，连接至所述数据处理系统，用以读取所述可识别标签。

5.如权利要求1所述的定位追踪系统，其特征在于，所述身份识别单元包括：

可识别标签读取单元，用以读取一可识别标签内存储的用户的身份信息；

身份获取单元，用以根据所述身份信息获取该用户的身份。

6.如权利要求4所述的定位追踪系统，其特征在于，

所述可识别标签为NFC标签，所述阅读器为NFC基站；或者，

所述可识别标签为RFID标签，所述阅读器为RFID阅读器。

7.如权利要求4所述的定位追踪系统，其特征在于，

当所述用户为货品时，所述可识别标签被设置于一货品的内部或外表面；

或者，

当所述用户为人时，所述可识别标签被设置于一用户的衣物或随身物品的内部或外表面。

8.如权利要求1所述的定位追踪系统，其特征在于，还包括：

定位标签，设于每一用户内部或外表面；所述定位标签为有源UWB标签，用以发射脉冲信号；以及

传感器，在每一分区内设有三个以上传感器，连接至所述数据处理系统，用以获取所述定位标签发射的脉冲信号。

9.如权利要求8所述的定位追踪系统，其特征在于，所述位置获取单元包括

标签位置计算单元，用以根据所述脉冲信号计算出所述定位标签的实时位置。

10.如权利要求8所述的定位追踪系统，其特征在于，

当所述用户为货品时，所述定位标签被设置于一货品内部或外表面；或者，

当所述用户为人时，所述定位标签被设置于一用户的衣物或随身物品的内部或外表面。