CN110809239A - 管廊人员定位方法、服务器及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种管廊人员定位方法、服务器及系统，该方法包括：接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。本发明定位精度高，定位过程简单。

Description

管廊人员定位方法、服务器及系统
技术领域
本发明涉及综合管廊智慧管廊平台运维管理系统，尤其涉及一种管廊人员定位方法、服务器及系统。
背景技术
对于城市综合管廊施工作业人员的管理一直是行业难题，由于管廊类型多、人员分布区域复杂，很难做到统一管理、统一调度。容易导致人员遭遇险情处理不及时、巡检指标不合格、区域管理有漏洞等现象的发生。随着综合管廊工程建造规模的增加，安全管理要求的提高，人员定位系统正逐渐成为综合管廊安全防范系统的附属设施。通过精准定位，对作业人员进行全面实时的安全管控与智能预警，可降低安全隐患风险，现有的管廊人员定位系统采用的通信模块一般为WIFI模块、ZigBee模块、RFID模块和UWB模块等，其中，WIFI模块、ZigBee模块和RFID模块在可接受的成本范围内，定位精度不高，且定位过程复杂。而UWB模块虽然定位精度高、误差范围小，但成本较高，工程应用的经济性较低。因此，定位过程简单而且定位精确高的管廊人员定位方法是切合工程实际需求的。
发明内容
本发明提出一种管廊人员定位方法，用以实现管廊人员定位，定位精度高，定位过程简单，该方法包括：
接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；
根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。
本发明提出一种管廊人员定位服务器，用以实现管廊人员定位，定位精度高，定位过程简单，该服务器包括：
数据接收模块，用于接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；
定位模块，用于根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。
本发明提出一种管廊人员定位系统，用以实现管廊人员定位，定位精度高，定位过程简单，该系统包括：上述服务器、移动端设备和多台信标，其中，
所述多台信标设于管廊内；
移动端设备包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于获取多台信标的信号强度数据和MAC地址，将所述多台信标的信号强度数据和MAC地址传输至服务器。
本发明实施例还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述管廊人员定位方法。
本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述管廊人员定位方法的计算机程序。
在本发明实施例中，接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。在本发明实施例中，所述蓝牙模块用于获取多台信标的信号强度数据和MAC地址，蓝牙通信在成本可接收的范围内，具有定位精度高，信号传输稳定性好的优点，因此，根据该蓝牙模块获取的信号强度和MAC地址，最后得到的移动端设备的位置的精度高；其次，根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置，定位过程简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中管廊人员定位方法的流程图；
图2为本发明实施例中采用最小二乘法确定移动端设备的位置的原理图；
图3为本发明实施例中智慧管廊平台运维系统的示意图；
图4为本发明实施例中多台信标在管廊内设置的示意图；
图5为本发明实施例中管廊人员定位服务器的示意图；
图6为本发明实施例还提出一种管廊人员定位系统。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本说明书的描述中，所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。参考术语“一个实施例”、“一个具体实施例”、“一些实施例”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
图1为本发明实施例中管廊人员定位方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤101，接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；
步骤102，根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。
在本发明实施例中，所述蓝牙模块用于获取多台信标的信号强度数据和MAC地址，蓝牙通信在成本可接收的范围内，具有定位精度高，信号传输稳定性好的优点，因此，根据该蓝牙模块获取的信号强度和MAC地址，最后得到的移动端设备的位置的精度高；其次，根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置，定位过程简单，另外，本发明实施例中采用的是蓝牙模块，相比于UWB模块，其成本较低。
具体实施时，上述通过蓝牙模块获取管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址，进而确定移动端设备的位置的方法是基于RSSI机制来实现的，即通过RSSI机制来计算并对节点(例如无线标签)进行定位。RSSI是射频信号理论术语，主要应用于发射机和接收机之间的距离测量。该基于RSSI机制进行定位的方法是依据接收信号能量强度来确定距离的，其具体原理是：无线电波或声波在介质中传输，信号功率随传播距离衰减。根据信标已知信号的发射功率和接收的信号功率，通过信号与距离之间的衰减模型，就可以计算出节点间的距离。
除了上述根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置的方法外，还有其他确定移动端设备的位置的方法，例如，时差定位技术、信号到达角度测量(AOA)技术、到达时间定位(TOA)技术和到达时间差定位(TDOA)技术、GAP技术等。
而本发明实施例提出的方法，即基于RSSI机制确定移动端设备的位置的方法相比于时差定位技术、TOA技术、TDOA技术、AOA技术以及GPS技术具有成本低、容易实现等优势。本发明实施例提出的方法既无需额外硬件，又能完成复杂信息的分析处理，减小通信消费，节约成本。
在一实施例中，根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置，可以包括：
根据多台信标的信号强度数据，获得移动端设备和多台信标之间的距离；
根据多台信标的MAC地址，确定多台信标的位置；
根据移动端设备和多台信标之间的距离、多台信标的位置，确定移动端设备的位置。
具体实施时，可以采用如下公式，根据多台信标的信号强度数据，获得移动端设备和多台信标之间的距离：
P(d)＝P(d0)-40lg(d/d0)+Xσ (1)
其中，d为移动端设备与信标之间距离；
P(d)为移动端设备接收的信号强度数据，可采用功率表示；
d0为参考距离，一般取1m；
P(d0)为参考距离d0点对应的信号强度数据，可采用功率表示；
Xσ为平均值为0的高斯随机变量，反映了当距离一定时，信号强度数据的变化。
在一实施例中，可以采用最小二乘法，根据移动端设备和多台信标之间的距离、多台信标的位置，确定移动端设备的位置。
最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小。最小二乘法还可用于曲线拟合。
图2为本发明实施例中采用最小二乘法确定移动端设备的位置的原理图，如图2所示，具体实施时，首先，从接收的多台信标的信号强度数据中，确定信号强度最大的3台信标，采用公式(1)，获得移动端设备和多台信标之间的距离：然后，根据确定的3台信标的MAC地址，获得3台信标的位置，即3台信标的坐标；最后，采用如下公式，计算确定移动端设备的位置：
Figure BDA0002246211830000051
其中，(x,y)为移动端设备的坐标；
(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)分别为3台信标的坐标；
d1、d2和d3分别为移动端设备和3台信标之间的距离。
将公式(2)整理成如下形式：
Figure BDA0002246211830000052
其中，AX＝b。
使用最小二乘法得：
Figure BDA0002246211830000053
由此可得移动端设备的位置X，即移动端设备的坐标。
具体实施时，移动端设备还出现定位标签、无线标签等定位设备。每一个移动端设备都有唯一的ID号，可通过这个ID号将移动端设备联系起来，使定位基站(定位传感器)找到移动端设备的位置。
在一实施例中，所述管廊人员定位方法还可以包括：
接收移动端设备发送的登陆请求；
向移动端设备反馈登陆请求处理结果；
所述接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址，包括：在所述登陆请求处理结果为登陆成功时，接收移动端设备发送的位置确定请求，所述位置确定请求中携带所述多台信标的信号强度数据和MAC地址。
具体实施时，登陆请求可以采用如下格式：
Figure BDA0002246211830000054
Figure BDA0002246211830000061
在所述登陆请求处理结果为登陆成功(即反馈的登陆请求处理结果为OK和对应的token)时，接收移动端设备发送的位置确定请求，所述位置确定请求中携带所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，同时还带有对应的token信息。
在一实施例中，所述管廊人员定位方法还可以包括：
向移动端设备反馈移动端设备的位置。
具体实施时，除了向移动端设备反馈移动端设备的位置，还可以将该移动端设备反馈移动端设备的位置通过以太网发送至智慧管廊平台运维系统(GIS系统)，实现移动端设备的位置的在线展示和数据共享。图3为本发明实施例中智慧管廊平台运维系统的示意图，该图中展示了移动端设备的位置，展示过程清晰，便于管廊管理人员掌握移动端设备的位置，即掌握携带移动端设备的工作人员的位置。
具体实施时，移动端设备的位置可以采用如下格式：
Figure BDA0002246211830000062
在一实施例中，所述多台信标之间间隔设定距离。
图4为本发明实施例中多台信标在管廊内设置的示意图，如图4所示，信标之间的设定距离可以20m，所述设定距离越小，蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据越准确。
本发明实施例还提供了一种管廊人员定位服务器，图5为本发明实施例中管廊人员定位服务器的示意图，如图5所示，该服务器包括：
数据接收模块501，用于接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；
定位模块502，用于根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。
在一实施例中，所述定位模块502具体用于：
根据多台信标的信号强度数据，获得移动端设备和多台信标之间的距离；
根据多台信标的MAC地址，确定多台信标的位置；
根据移动端设备和多台信标之间的距离、多台信标的位置，确定移动端设备的位置。
具体实施时，可以采用公式(1)，根据多台信标的信号强度数据，获得移动端设备和多台信标之间的距离，然后可以采用最小二乘法，根据移动端设备和多台信标之间的距离、多台信标的位置，确定移动端设备的位置。
在一实施例中，所述管廊人员定位服务器还包括登陆请求处理模块503，用于：
接收移动端设备发送的登陆请求；
向移动端设备反馈登陆请求处理结果；
所述定位模块具体进一步用于：在所述登陆请求处理结果为登陆成功时，接收移动端设备发送的位置确定请求，所述位置确定请求中携带所述多台信标的信号强度数据和MAC地址。
在一实施例中，所述管廊人员定位服务器还包括位置反馈模块504，用于：
向移动端设备反馈移动端设备的位置。
具体实施时，除了向移动端设备反馈移动端设备的位置，还可以将该移动端设备反馈移动端设备的位置通过以太网发送至智慧管廊平台运维系统(GIS系统)，实现移动端设备的位置的在线展示和数据共享。
本发明实施例还提出一种管廊人员定位系统，图6为本发明实施例中管廊人员定位系统的示意图，该系统包括上述服务器601、移动端设备602和多台信标603，其中，
所述多台信标603设于管廊内；
移动端设备602包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于获取多台信标的信号强度数据和MAC地址，将所述多台信标的信号强度数据和MAC地址传输至服务器。
具体实施时，所述蓝牙模块可以采用iBeacon蓝牙通讯，具有可靠性高，可靠性好的优点。
综上所述，在本发明实施例中，接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。在本发明实施例中，所述蓝牙模块用于获取多台信标的信号强度数据和MAC地址，蓝牙通信在成本可接收的范围内，具有定位精度高，信号传输稳定性好的优点，因此，根据该蓝牙模块获取的信号强度和MAC地址，最后得到的移动端设备的位置的精度高；其次，根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置，定位过程简单，另外，本发明实施例中采用的是蓝牙模块，相比于UWB模块，其成本较低。
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。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种管廊人员定位方法，其特征在于，包括：
接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；
根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。
2.如权利要求1所述的管廊人员定位方法，其特征在于，根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置，包括：
根据多台信标的信号强度数据，获得移动端设备和多台信标之间的距离；
根据多台信标的MAC地址，确定多台信标的位置；
根据移动端设备和多台信标之间的距离、多台信标的位置，确定移动端设备的位置，以实现管廊人员的定位。
3.如权利要求2所述的管廊人员定位方法，其特征在于，采用最小二乘法，根据移动端设备和多台信标之间的距离、多台信标的位置，确定移动端设备的位置。
4.如权利要求1至3任一项所述的管廊人员定位方法，其特征在于，还包括：
接收移动端设备发送的登陆请求；
向移动端设备反馈登陆请求处理结果；
所述接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址，包括：在所述登陆请求处理结果为登陆成功时，接收移动端设备发送的位置确定请求，所述位置确定请求中携带所述多台信标的信号强度数据和MAC地址。
5.如权利要求4所述的管廊人员定位方法，其特征在于，还包括：
向移动端设备反馈移动端设备的位置。
6.如权利要求1所述的管廊人员定位方法，其特征在于，所述多台信标之间间隔设定距离。
7.一种管廊人员定位服务器，其特征在于，包括：
数据接收模块，用于接收移动端设备中蓝牙模块获取的管廊内多台信标的信号强度数据和MAC地址；
定位模块，用于根据所述多台信标的信号强度数据和MAC地址，确定移动端设备的位置。
8.如权利要求7所述的管廊人员定位服务器，其特征在于，所述定位模块具体用于：
根据多台信标的信号强度数据，获得移动端设备和多台信标之间的距离；
根据多台信标的MAC地址，确定多台信标的位置；
根据移动端设备和多台信标之间的距离、多台信标的位置，确定移动端设备的位置，以实现管廊人员的定位。
9.如权利要求7所述的管廊人员定位服务器，其特征在于，还包括登陆请求处理模块，用于：
接收移动端设备发送的登陆请求；
向移动端设备反馈登陆请求处理结果；
所述定位模块具体进一步用于：在所述登陆请求处理结果为登陆成功时，接收移动端设备发送的位置确定请求，所述位置确定请求中携带所述多台信标的信号强度数据和MAC地址。
10.如权利要求7所述的管廊人员定位服务器，其特征在于，还包括位置反馈模块，用于：
向移动端设备反馈移动端设备的位置。
11.一种管廊人员定位系统，其特征在于，包括：权利要求7-10任一项所述的管廊人员定位服务器、移动端设备和多台信标，其中，
所述多台信标设于管廊内；
移动端设备包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于获取多台信标的信号强度数据和MAC地址，将所述多台信标的信号强度数据和MAC地址传输至服务器。
12.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6任一所述方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至6任一所述方法的计算机程序。
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