CN110049439A - 一种定位方法、装置、通信设备及电力管廊系统 - Google Patents

一种定位方法、装置、通信设备及电力管廊系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种定位方法、装置、通信设备及电力管廊系统，该定位方法包括：接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号；若接收到的所述UWB定位信号的信号强度小于预设强度，则根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的当前位置。本发明实施例提供的定位方法、装置、通信设备及电力管廊系统，能够有效提高对通信设备定位的准确性。

Description

一种定位方法、装置、通信设备及电力管廊系统
技术领域
本发明实施例涉及电力监控技术，尤其涉及一种定位方法、装置、通信设备及电力管廊系统。
背景技术
电力管廊作为地下城市管道综合走廊的一部分，为了便于工作人员之间进行调度通信，以及便于维护修理，无线对讲系统成为城市综合管廊中必不可少的通信系统，对讲机作为无线对讲系统中的一个重要部分。
目前，通信设备如对讲机一般采用超带宽(Ultra-Wide-Band，UWB)的定位方法，然而，UWB定位会面临信号遮挡问题，通常情况下，UWB对铁材料和结构复杂的混凝土墙壁穿透性较弱，受到地磁场的影响较大，因此仅采用UWB定位的对讲机会影响定位的准确性。
发明内容
本发明实施例提供一种定位方法、装置、通信设备及电力管廊系统，能够有效提高对通信设备定位的准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种定位方法，包括：
接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号；
若接收到的所述UWB定位信号的信号强度小于预设强度，则根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的当前位置。
进一步地，所述根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的当前位置，包括：
根据最后两次接收到的信号强度大于或等于预设强度的所述UWB定位信号，确定所述通信设备的初始航向；
根据所述当前微惯导定位信号结合所述初始航向，确定所述通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向；
根据所述当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的佩戴人员每行进一步的当前步长；
根据所述当前航向和所述当前步长，确定所述通信设备的当前位置。
进一步地，所述根据所述当前微惯导定位信号结合所述初始航向，确定所述通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向，包括：
获取所述当前微惯导定位信号中的角速度值；
判断所述角速度值是否大于预设角速度阈值；
若所述角速度值大于预设角速度阈值，则对当前步伐中的所述角速度值进行积分，得到所述通信设备相对前一航向的航向改变值；
将所述航向改变值与所述前一航向的航向值之和作为所述当前航向的航向值；
若所述角速度值小于或等于预设角速度阈值，则将所述前一航向的航向值作为所述当前航向的航向值。
进一步地，所述根据所述当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的佩戴人员每行进一步的当前步长，包括：
对所述微惯导定位信号中的数据进行处理得到所述佩戴人员当前步伐的步频；
基于步长与步频的线性关系，根据所述佩戴人员当前步伐的步频确定所述当前步长。
进一步地，所述定位方法还包括：
获取所述当前微惯导定位信号中载体坐标系下的三轴加速度；
将所述载体坐标系下的三轴加速度转换成地理坐标系下的三轴加速度；
计算得到所述地理坐标系下的三轴加速度的量测幅值；
判断所述量测幅值是否在预设阈值范围内；
若所述量测幅值在预设阈值范围内，则判定所述佩戴人员未行进；
若所述量测幅值在预设阈值范围外，则判定所述佩戴人员行进了一步。
第二方面，本发明实施例还提供了一种定位装置，包括：
接收模块，用于接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号；
定位模块，用于在接收到的所述UWB定位信号的信号强度小于预设强度时，根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的位置。
第三方面，本发明实施例还提供了一种通信设备，包括超带宽UWB定位模块和微惯导定位模块；所述UWB定位模块用于采集所述通信设备的UWB定位数据，并向定位基站发送UWB定位信号，所述微惯导定位模块用于采集所述通信设备的微惯导定位数据，并向所述定位基站发送微惯导定位信号。
第四方面，本发明实施例还提供了一种电力管廊系统，包括定位基站、管廊管理平台和本发明任意实施例所述的通信设备；
所述定位基站用于接收所述通信设备发送的定位信号，根据所述定位信号对所述通信设备进行定位，并将定位结果发送到所述管廊管理平台；
所述管廊管理平台用于根据接收的所述定位结果，展示所述通信设备的位置信息。
本发明实施例的一种定位方法、装置、通信设备及电力管廊系统，接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号，若接收到的UWB定位信号的信号强度小于预设强度，则根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定通信设备的当前位置。因此，在UWB定位信号受到遮挡或进入UWB定位盲区时，本发明实施例可结合微惯导定位信号，实现对通信设备的定位。与现有的通信设备仅采用UWB定位相比，本发明实施例可通过通信设备的UWB定位与微惯导定位的相互配合，有效提高对通信设备定位的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种定位方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种定位方法的流程图；
图3是对图2中步骤230进行细化的方法流程图；
图4是对图2中步骤240进行细化的方法流程图；
图5是本发明实施例二提供的一种行进步数判断方法的流程图；
图6是本发明实施例三提供的一种定位装置的结构框图；
图7是本发明实施例四提供的一种通信设备的结构框图；
图8是本发明实施例五提供的一种电力管廊系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种定位方法的流程图，该定位方法适用于定位电力管廊中的对讲机等通信设备的情况，该定位方法可以由定位装置来执行，该定位装置可以由软件和/或硬件的方式实现，该定位装置可以集成在具有定位功能的终端设备中，例如定位基站等。该定位方法具体包括如下步骤：
步骤110、接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号。
其中，通信设备可以是对讲机，通过接收通信设备发送的定位信号对通信设备进行定位，UWB(Ultra Wideband，超带宽)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，微惯导是基于微机电系统传感器技术的微型惯性导航。
步骤120、若接收到的UWB定位信号的信号强度小于预设强度，则根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定通信设备的当前位置。
具体的，历史UWB定位信号是指接收到的信号强度大于或等于预设强度的UWB定位信号，即可以实现通信设备定位的UWB定位信号，当前微惯导定位信号即在当前时间接收的微惯导定位信号，预设强度的大小可以根据实际情况设定。对比接收到的UWB定位信号的信号强度和预设强度的大小，在UWB定位信号的信号强度小于预设强度时，根据历史UWB定位信号，确定通信设备的初始航向，并根据当前微惯导定位信号结合初始航向，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向和当前步长，从而根据当前航向和当前步长，确定通信设备的当前位置。若接收到的UWB定位信号的信号强度大于或等于预设强度，则直接根据接收到的UWB定位信号确定通信设备的当前位置。
本发明实施例提供的定位方法，接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号，若接收到的UWB定位信号的信号强度小于预设强度，则根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定通信设备的当前位置。因此，在UWB定位信号受到遮挡或进入UWB定位盲区时，本发明实施例可结合微惯导定位信号，实现对通信设备的定位。与现有的通信设备仅采用UWB定位相比，本发明实施例可通过通信设备的UWB定位与微惯导定位的相互配合，有效提高对通信设备定位的准确性。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种定位方法的流程图，本实施例以上述实施例为基础，对步骤根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定通信设备的当前位置进行优化，提供了确定通信设备的当前位置的方法，具体是根据最后两次接收到的信号强度小于预设强度的UWB定位信号，确定通信设备的初始航向；根据当前微惯导定位信号结合初始航向，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向；根据当前微惯导定位信号，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前步长；根据当前航向和当前步长，确定通信设备的当前位置。相应的，本实施例的方法包括：
步骤210、接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号。
步骤220、根据最后两次接收到的信号强度大于或等于预设强度的UWB定位信号，确定通信设备的初始航向。
其中，最后两次是指接收到的信号强度不小于预设强度的最近的两次，读出最后两次接收到的UWB定位信号，以接收到的UWB定位信号确定的方向作为初始航向。
步骤230、根据当前微惯导定位信号结合初始航向，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向。
具体的，根据当前微惯导定位信号可以得到相对于初始航向的航向改变值，从而通过初始航向和航向改变值得到当前航向。
优选的，图3是对图2中步骤230进行细化的方法流程图，如图3所示，根据当前微惯导定位信号结合初始航向，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向，包括：
步骤231、获取当前微惯导定位信号中的角速度值。
其中，角速度值是指通信设备的佩戴人员行进的角速度值，角速度值可通过当前微惯导定位信号获得。
步骤232、判断角速度值是否大于预设角速度阈值。
预设角速度阈值的大小可以根据实际需要设定，在此不做限定，比较获取的角速度值与预设角速度阈值的大小。
步骤233、若角速度值大于预设角速度阈值，则对当前步伐中的角速度值进行积分，得到通信设备相对前一航向的航向改变值。
若角速度值大于预设角速度阈值，说明航向改变，从而通过角速度值的积分得到航向的改变值。
步骤234、将航向改变值与前一航向的航向值之和作为当前航向的航向值。
步骤235、若角速度值小于或等于预设角速度阈值，则将前一航向的航向值作为当前航向的航向值。
若角速度值不大于预设角速度阈值，说明航向未变，则将前一航向的航向值作为当前航向的航向值。
步骤240、根据当前微惯导定位信号，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前步长。
根据当前微惯导定位信号，得到通信设备的佩戴人员的步频，根据步频和步长的关系，确定当前步长。
优选的，图4是对图2中步骤240进行细化的方法流程图，如图4所示，根据当前微惯导定位信号，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前步长，包括：
步骤241、对微惯导定位信号中的数据进行处理得到佩戴人员当前步伐的步频。
微惯导定位信号中包含有与步频相关的数据，在这些数据中可以提取出佩戴人员当前步伐的步频。
步骤242、基于步长与步频的线性关系，根据佩戴人员当前步伐的步频确定当前步长。
步长SWF(i)与步频WF(i)的线性关系如下：
SWF(i)＝αWF(i)+b+vWF(i)
其中，i表示第i步，vWF(i)为步频噪声；α和b为线性系数，步频噪声和线性系数均可通过微惯导定位信号中的相关数据得到。
步骤250、根据当前航向和当前步长，确定通信设备的当前位置。
具体的，当前航向相当于通信设备相对于前一位置行进的方向，当前步长相当于通信设备相对于前一位置行进的距离，从而根据方向和距离即可确定通信设备相对于前一位置的当前位置。
另外，在确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向之前，还包括判断佩戴人员是否行进了一步。具体的，图5是本发明实施例二提供的一种行进步数判断方法的流程图，该方法包括如下步骤：
步骤310、获取当前微惯导定位信号中载体坐标系下的三轴加速度。
步骤320、将载体坐标系下的三轴加速度转换成地理坐标系下的三轴加速度。
具体的，假设载体坐标系下的三轴加速度为地理坐标系下的三轴加速度为两个坐标系下的三轴加速度对应的转换过程如下：
其中，为旋转矩阵。
步骤330、计算得到地理坐标系下的三轴加速度的量测幅值。
地理坐标下的加速度的量测幅值|αt|为：
步骤340、判断量测幅值是否在预设阈值范围内。
对加速度量测幅值进行判断；|αt|在阈值范围[tmin，tmax]内进行判断，得到判断结果Flag如下：
其中，1表示零速度，0表示非零速；当判断得到非零速，则佩戴人员行进了一步。
步骤350、若量测幅值在预设阈值范围内，则判定佩戴人员未行进。
其中，量测幅值在预设阈值范围内即表示判断结果为1，1表示零速度，因此步数不累加，即判定佩戴人员未行进。
步骤360、若量测幅值在预设阈值范围外，则判定佩戴人员行进了一步。
在判定佩戴人员行进了一步之后，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向。
实施例三
图6是本发明实施例三提供的一种定位装置的结构框图，该装置适用于执行本发明实施例提供的定位方法，可以实现准确定位的功能，如图6所示，该装置包括接收模块410和定位模块420。
其中，接收模块410，用于接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号；定位模块420，用于在接收到的UWB定位信号的信号强度小于预设强度时，根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定通信设备的位置。
进一步地，定位模块420还用于，根据最后两次接收到的信号强度大于或等于预设强度的UWB定位信号，确定通信设备的初始航向；
根据当前微惯导定位信号结合初始航向，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向；
根据当前微惯导定位信号，确定通信设备的佩戴人员每行进一步的当前步长；
根据当前航向和当前步长，确定通信设备的当前位置。
进一步地，定位模块420还用于，获取当前微惯导定位信号中的角速度值；
判断角速度值是否大于预设角速度阈值；
若角速度值大于预设角速度阈值，则对当前步伐中的角速度值进行积分，得到通信设备相对前一航向的航向改变值；
将航向改变值与前一航向的航向值之和作为当前航向的航向值；
若角速度值小于或等于预设角速度阈值，则将前一航向的航向值作为当前航向的航向值。
进一步地，定位模块420还用于，对微惯导定位信号中的数据进行处理得到佩戴人员当前步伐的步频；
基于步长与步频的线性关系，根据佩戴人员当前步伐的步频确定当前步长。
进一步地，定位模块420还用于，获取当前微惯导定位信号中载体坐标系下的三轴加速度；
将载体坐标系下的三轴加速度转换成地理坐标系下的三轴加速度；
计算得到地理坐标系下的三轴加速度的量测幅值；
判断量测幅值是否在预设阈值范围内；
若量测幅值在预设阈值范围内，则判定佩戴人员未行进；
若量测幅值在预设阈值范围外，则判定佩戴人员行进了一步。
上述定位装置可执行本发明任意实施例所提供的定位方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图7是本发明实施例四提供的一种通信设备的结构框图，该通信设备500包括超带宽UWB定位模块510和微惯导定位模块520；UWB定位模块510用于采集通信设备500的UWB定位数据，并向定位基站发送UWB定位信号，微惯导定位模块520用于采集通信设备的微惯导定位数据，并向定位基站发送微惯导定位信号。
可选的，微惯导定位模块520可包括加速度传感器、陀螺仪传感器与磁力计传感器。
示例性的，通信设备500可为对讲机，对讲机包括UWB定位模块和微惯导定位模块，还包括处理器模块、电源模块、按键输入模块、麦克风输入模块、扬声器输出模块和射频模块，电源模块与处理器模块的电源端电连接；麦克风输入端模块与处理器电连接，射频接收模块与处理器电连接；扬声器输出模块与处理器电连接；射频模块与处理器电连接；按键输入与处理器电连接；UWB定位模块包括UWB定位标签，UWB定位标签与设置在管廊内的定位基站实现通讯；微惯导模块内嵌加速度传感器、陀螺仪传感器与磁力计传感器；微惯导模块通过蓝牙实现与设置在管廊内的定位基站设施实现通讯；定位基站将接收的信息传输至管廊管理平台。加速度传感器可采集对讲机的加速度，陀螺仪传感器可采集对讲机的角速度，磁力计传感器用于确定对讲机的航向，可以和通过角速度积分确定的航向进行比对，可以二次确认对讲机的航向。在UWB定位信号较弱的情况下采用微惯导模块采集的信号进行对讲机航位的确定，从而使对讲机的定位信息更准确，为了减少微惯导模块的误差，对讲机可固定在巡检人员的臂膀上，有助于磁力计传感器的航向的确定。
实施例五
图8是本发明实施例五提供的一种电力管廊系统的结构框图，该电力管廊系统600包括定位基站610、管廊管理平台620和本发明实施例四提供的通信设备500；
定位基站610用于接收通信设备发送的定位信号，根据定位信号对通信设备500进行定位，并将定位结果发送到管廊管理平台620；
管廊管理平台620用于根据接收的定位结果，展示通信设备500的位置信息。
示例性的，定位基站设置在管廊内，管廊管理平台设置在管廊外，通过管廊内的定位基站将通信设备的定位结果发送到管廊管理平台，管廊管理平台根据接收到的通信设备的定位结果，确定通信设备的当前位置，实现对通信设备的定位。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种定位方法，其特征在于，包括：
接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号；
若接收到的所述UWB定位信号的信号强度小于预设强度，则根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的当前位置。
2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于，所述根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的当前位置，包括：
根据最后两次接收到的信号强度大于或等于所述预设强度的所述UWB定位信号，确定所述通信设备的初始航向；
根据所述当前微惯导定位信号结合所述初始航向，确定所述通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向；
根据所述当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的佩戴人员每行进一步的当前步长；
根据所述当前航向和所述当前步长，确定所述通信设备的当前位置。
3.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述当前微惯导定位信号结合所述初始航向，确定所述通信设备的佩戴人员每行进一步的当前航向，包括：
获取所述当前微惯导定位信号中的角速度值；
判断所述角速度值是否大于预设角速度阈值；
若所述角速度值大于预设角速度阈值，则对当前步伐中的所述角速度值进行积分，得到所述通信设备相对前一航向的航向改变值；
将所述航向改变值与所述前一航向的航向值之和作为所述当前航向的航向值；
若所述角速度值小于或等于预设角速度阈值，则将所述前一航向的航向值作为所述当前航向的航向值。
4.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述根据所述当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的佩戴人员每行进一步的当前步长，包括：
对所述当前微惯导定位信号中的数据进行处理得到所述佩戴人员当前步伐的步频；
基于步长与步频的线性关系，根据所述佩戴人员当前步伐的步频确定所述当前步长。
5.根据权利要求2所述的定位方法，其特征在于，所述定位方法还包括：
获取所述当前微惯导定位信号中载体坐标系下的三轴加速度；
将所述载体坐标系下的三轴加速度转换成地理坐标系下的三轴加速度；
计算得到所述地理坐标系下的三轴加速度的量测幅值；
判断所述量测幅值是否在预设阈值范围内；
若所述量测幅值在预设阈值范围内，则判定所述佩戴人员未行进；
若所述量测幅值在预设阈值范围外，则判定所述佩戴人员行进了一步。
6.一种定位装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收通信设备发送的超带宽UWB定位信号和微惯导定位信号；
定位模块，用于在接收到的所述UWB定位信号的信号强度小于预设强度时，根据历史UWB定位信号和当前微惯导定位信号，确定所述通信设备的位置。
7.一种通信设备，其特征在于，包括超带宽UWB定位模块和微惯导定位模块；所述UWB定位模块用于采集所述通信设备的UWB定位数据，并向定位基站发送UWB定位信号，所述微惯导定位模块用于采集所述通信设备的微惯导定位数据，并向所述定位基站发送微惯导定位信号。
8.根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，所述微惯导定位模块包括加速度传感器、陀螺仪传感器与磁力计传感器。
9.根据权利要求7或8所述的通信设备，其特征在于，所述通信设备为对讲机。
10.一种电力管廊系统，包括定位基站、管廊管理平台和如权利要求7-9任一所述的通信设备；
所述定位基站用于接收所述通信设备发送的定位信号，根据所述定位信号对所述通信设备进行定位，并将定位结果发送到所述管廊管理平台；
所述管廊管理平台用于根据接收的所述定位结果，展示所述通信设备的位置信息。
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