CN112799009A - 一种基于uwb的人员定位系统及定位方法 - Google Patents

Abstract

一种基于UWB的人员定位系统及其方法，系统包括：感知模块、传输模块、服务模块和应用模块，感知模块包括：基站和可携带的定位标签，基站通过与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位，通过基站与定位标签的通信信道实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据；传输模块用于为基站提供数据传输链路；服务模块包括：UWB定位引擎单元、UWB定位系统管理单元和接口单元，UWB定位引擎单元用于解算定位标签的定位数据，获得定位坐标；UWB定位系统管理单元用于管理维护人员定位系统并将定位坐标发送至应用模块；应用模块获得定位坐标，包括系统应用单元，用于定位显示和轨迹回放查询。

Description

一种基于UWB的人员定位系统及定位方法

技术领域

本发明涉及物联网定位技术，更具体地，涉及一种基于UWB的人员定位系统及定位方法。

背景技术

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合，在这个整合的网络当中，存在能力超级强大的中心计算机群，能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制，在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

安全管理智能安防信息化系统建设正在如火如荼的开展，在通讯网络建设的基础上，应用管理系软件统的应用实现具备了可行性。与此同时，统一的数据库平台，统一的人员身份识别载体，各系统之间数据的同步更新及实时的资源共享，丰富的接口，灵活的拓展性和兼容性，就显得尤其重要，对于实现员工、访客安全管理和智能安防信息化统一规划及建设，有着特殊的意义。上述系统统一在三维建模系统上呈现，以设计院提供的CAD设计图为基础，结合现场测绘和拍摄，进行三维建模，实现在三维定位安全管理平台上使用三维视图作为信息呈现载体，通过一体化、智能化的展示，将对接系统的信息展现在三维场景。在目标内的定位区域进行人员定位监控管理，实时查看人员位置，统计区域人员数量，提高人员管理安全性。同时对接摄像机查看视频，并显示行为分析系统的报警等一系列的安防智能化数字化可视化建设。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于UWB的人员定位系统及定位方法。

本发明采用如下的技术方案。一种基于UWB的人员定位系统，系统包括感知模块、传输模块、服务模块和应用模块，感知模块包括：基站和可携带的定位标签，基站通过与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位，通过基站与定位标签的通信信道实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据；

传输模块用于为基站提供数据传输链路，可以通过有线传输和1.8G无线专网进行数据传输；

服务模块包括：UWB定位引擎单元、UWB定位系统管理单元和接口单元，UWB定位引擎单元用于解算定位标签的定位数据，获得定位坐标；UWB定位系统管理单元用于管理维护所述人员定位系统，并将定位坐标发送至应用模块的系统应用单元；

应用模块获得定位坐标，包括系统应用单元，用于定位显示和轨迹回放查询。

优选地，基站包括：定位基站和通信基站；定位基站与定位标签的UWB定位信道用于实现对定位标签的定位；通信基站与定位标签的通信信道用于实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据。

优选地，所述通信信道为Zigbee无线通信信道。

优选地，传输模块包括无线传输网和有线传输网，用于为基站提供数据传输链路到定位引擎，可以通过有线传输和1.8G无线专网进行数据传输。

优选地，系统应用单元包括定位区域模型，在定位区域模型中展示定位标签的定位坐标。

优选地，定位区域模型为三维模型，用于显示定位标签的实时轨迹。

优选地，系统应用单元在定位区域模型中设置电子围栏，并且配置权限，如进入非授权区域进行报警。

优选地，人员定位系统还包括摄像机模块，摄像机模块从服务模块获得定位坐标，对定位目标进行查看。

优选地，应用模块还包括对外接口单元，用于第三方模块调用定位坐标数据。

本发明还提供了一种基于UWB的人员定位方法，方法包括以下步骤：

步骤1，配置定位标签的参数，可携带定位标签进入定位区域；

步骤2，感知模块的基站通过与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位，通过过基站与定位标签的通信信道实现定位基站对定位标签的定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据；

步骤3，定位标签的数据经过传输模块发送至服务模块，服务模块的UWB定位引擎单元解算定位标签的定位数据，获得定位坐标；UWB定位系统管理单元管理维护所述人员定位系统并将定位坐标发送至应用模块的系统应用单元；

步骤4，应用模块获得定位坐标，应用模块的系统应用单元用于定位显示和轨迹回放查询。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，

1）本发明不需要另外的时间同步器，通过定位基站本身即可完成精确的时间同步，大大降低了系统结构的复杂度；

2）UWB(Ultra Wideband，中文超宽带)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采用多种定位算法，适用不同用于场景。且算法容错性高，适应强。定位引擎稳定，可以适应复杂场景、大范围应用；

3）由于UWB采用持续时间很短的窄脉冲，其时间、空间分辨力很高，系统的多径分辨率很高，因此能充分利用发射信号的能量，具有良好的抗干扰性，较好的解决了多径问题，使得产品在有隔墙、人体、玻璃等的阻挡具有无缝组网功能，具备在大容量基站覆盖下，灵活切换；

4）UWB定位作为物联网区域位置服务的强有力支撑平台，能够使大多数领域的用户实现系统快速部署，具有布置简单，设备具备自动入网功能，终端入网小于2秒；

5）UWB定位系统是采用先进的无线定位技术，能在极短时间内完成定位测距，同时采用无线激活方式，实现精确定位和低功耗完美结合，既可以实现高精度的实时定位又可以切换到超低功耗的区域定位，具有区域唤醒功能，可实现只在需要的区域内定位，其余自动休眠，大幅度延长定位终端的工作时间。

附图说明

图1是本发明提供的基于UWB的人员定位的系统结构图；

图2是本发明提供的基于UWB的人员定位方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

本发明提供了一种基于物联网的人员定位系统及其方法，系统包括感知模块、传输模块、服务模块和应用模块。

感知模块包括：基站和可携带的定位标签，基站通过与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位，通过基站与定位标签的通信信道实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据；

传输模块用于为基站提供数据传输链路，可以通过有线传输和1.8G无线专网进行数据传输；

服务模块包括：UWB定位引擎单元、UWB定位系统管理单元和接口单元，UWB定位引擎单元用于解算定位标签的定位数据，获得定位坐标；UWB定位系统管理单元用于管理维护所述人员定位系统，并将定位坐标发送至应用模块的系统应用单元；

应用模块获得定位坐标，包括系统应用单元，用于定位显示和轨迹回放查询；系统应用单元包括但不限于IMS智慧管控系统应用单元。

基站包括：定位基站和通信基站；定位基站与定位标签的UWB定位信道用于实现对定位标签的定位；通信基站与定位标签的通信信道用于实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据。

所述通信信道为Zigbee无线通信信道。

传输模块包括无线传输网和有线传输网，用于为基站提供数据传输链路到定位引擎，可以通过有线传输和1.8G无线专网进行数据传输。

系统应用单元包括定位区域模型，在定位区域模型中展示定位标签的定位坐标。

定位区域模型为三维模型，用于显示定位标签的实时轨迹。

系统应用单元在定位区域模型中设置电子围栏，并且配置权限，如进入非授权区域进行报警。

人员定位系统还包括摄像机模块，摄像机模块从服务模块获得定位坐标，对定位目标进行查看。

应用模块还包括对外接口单元，用于第三方模块调用定位坐标数据。

本发明还提供了一种基于UWB的人员定位方法，包括以下步骤：

步骤1，配置定位标签的参数，可携带定位标签进入定位区域；

步骤2，感知模块的基站通过与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位，通过过基站与定位标签的通信信道实现定位基站对定位标签的定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据；

步骤3，定位标签的数据经过传输模块发送至服务模块，服务模块的UWB定位引擎单元解算定位标签的定位数据，获得定位坐标；UWB定位系统管理单元管理维护所述人员定位系统并将定位坐标发送至应用模块的系统应用单元；

步骤4，应用模块获得定位坐标，应用模块的系统应用单元用于定位显示和轨迹回放查询。

本发明针对现有技术存在的问题，研发了UWB人员定位做为物联网的一个应用场景，UWB人员定位系统用途广泛，遍及工地工厂、地下管廊、公检法司、养老院医院等多个行业领域，为人员和物资进行厘米级别定位。整体建设目的是利用安全信息化、智能化手段，从人、物、环、管四个维度入手，降低和控制安全风险。同时利用原有物联网建设系统，形成系统间的联动，将“人员位置”数据信息发挥到极致，在此基础上，可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与生产环境的关系。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，

1）本发明不需要另外的时间同步器，通过定位基站本身即可完成精确的时间同步，大大降低了系统结构的复杂度；

2）UWB(Ultra Wideband，中文超宽带)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采用多种定位算法，适用不同用于场景。且算法容错性高，适应强。定位引擎稳定，可以适应复杂场景、大范围应用；

3）由于UWB采用持续时间很短的窄脉冲，其时间、空间分辨力很高，系统的多径分辨率很高，因此能充分利用发射信号的能量，具有良好的抗干扰性，较好的解决了多径问题，使得产品在有隔墙、人体、玻璃等的阻挡具有无缝组网功能，具备在大容量基站覆盖下，灵活切换；

4）UWB定位作为物联网区域位置服务的强有力支撑平台，能够使大多数领域的用户实现系统快速部署，具有布置简单，设备具备自动入网功能，终端入网小于2秒；

5）UWB定位系统是采用先进的无线定位技术，能在极短时间内完成定位测距，同时采用无线激活方式，实现精确定位和低功耗完美结合，既可以实现高精度的实时定位又可以切换到超低功耗的区域定位，具有区域唤醒功能，可实现只在需要的区域内定位，其余自动休眠，大幅度延长定位终端的工作时间。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于UWB的人员定位系统，包括：感知模块、传输模块、服务模块和应用模块，其特征在于：

感知模块包括：基站和可携带的定位标签，基站通过与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位，通过基站与定位标签的通信信道实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据；

传输模块用于为基站提供数据传输链路，可以通过有线传输和1.8G无线专网进行数据传输；

服务模块包括：UWB定位引擎单元、UWB定位系统管理单元和接口单元，UWB定位引擎单元用于解算定位标签的定位数据，获得定位坐标；UWB定位系统管理单元用于管理维护所述人员定位系统，并将定位坐标发送至应用模块的系统应用单元；

应用模块获得定位坐标，包括系统应用单元，用于定位显示和轨迹回放查询。

2.根据权利要求1所述的基于UWB的人员定位系统，其特征在于：

基站包括：定位基站和通信基站；定位基站与定位标签的UWB定位信道用于实现对定位标签的定位；通信基站与定位标签的通信信道用于实现定位基站对定位标签的参数配置、定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据。

3.根据权利要求2所述的基于UWB的人员定位系统，其特征在于：

所述通信信道为Zigbee无线通信信道。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于UWB的人员定位系统，其特征在于：

传输模块包括无线传输网和有线传输网，用于为基站提供数据传输链路到定位引擎，可以通过有线传输和1.8G无线专网进行数据传输。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的基于UWB的人员定位系统，其特征在于：

系统应用单元包括定位区域模型，在定位区域模型中展示定位标签的定位坐标。

6.根据权利要求5所述的基于UWB的人员定位系统，其特征在于：

定位区域模型为三维模型，用于显示定位标签的实时轨迹。

7.根据权利要求5所述的基于UWB的人员定位系统，其特征在于：

系统应用单元在定位区域模型中设置电子围栏，并且配置权限，如进入非授权区域进行报警。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的基于UWB的人员定位系统，其特征在于：

人员定位系统还包括摄像机模块，摄像机模块从服务模块获得定位坐标，对定位目标进行查看。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的基于UWB的人员定位系统，其特征在于：

应用模块还包括对外接口单元，用于第三方模块调用定位坐标数据。

10.一种基于UWB的人员定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，配置定位标签的参数，可携带定位标签进入定位区域；

步骤2，感知模块的基站通过与定位标签的UWB定位信道实现对定位标签的定位，通过基站与定位标签的通信信道实现定位基站对定位标签的定位标签的状态回传以及定位标签上下行的数据；

步骤3，定位标签的数据经过传输模块发送至服务模块，服务模块的UWB定位引擎单元解算定位标签的定位数据，获得定位坐标；UWB定位系统管理单元管理维护所述人员定位系统并将定位坐标发送至应用模块的系统应用单元；

步骤4，应用模块获得定位坐标，应用模块的系统应用单元用于定位显示和轨迹回放查询。

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