CN118116172A - 一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，包括：智能控制系统接收到水上平台的实时位置信息和倾斜角度数据后，将其与预设的安全阈值进行比对，若水上平台的高度或倾斜角度超出安全阈值，则触发警示信息的发送以及水上平台的高度和倾斜角度的调整；液压控制单元接收到水上平台的调整指令后，控制液压缸伸缩来对水上平台的垂直高度进行调整，以及通过液压马达控制水上平台的水平角度；根据水下人员与水上平台的实时位置信息，及水面风浪与水流速度监测，对水下人员位姿和路径进行调整。本发明能够解决现有技术中对于水上平台和水下人员同时作业的场景中无法对作业人员进行智能引导的问题。

Description

一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法。

背景技术

在水上合龙作业中的水上平台和水下人员共同作业的场景中，存在着一个关键的技术矛盾，如何实时准确地获取作业人员的位置信息，并根据位置信息计算平台的相对高度和倾斜角度，以判断是否超出预设的安全阈值。这个问题的复杂性在于，水上平台和水下人员的位置是动态变化的，受到风浪、水流等因素的影响，传统的定位方法难以满足实时性和准确性的要求。此外，在判断平台高度和角度是否超出安全阈值后，如何快速、有效地向作业人员发出警示信息，并及时调整平台的高度和角度，也是一个亟待解决的技术难题。传统的人工警示和调整方式反应速度慢，效率低下，难以保证作业人员的安全。同时，在平台进行垂直方向上的自动调整时，如何引导作业人员在水平方向上进行协同移动，也是一个复杂的技术挑战。水上平台人员和水下人员在空间位置上的关联性，以及水下人员在垂直方向上随风浪的动态变化，都为协同移动的控制算法设计带来了极大的难度。综上所述，在水上平台和水下人员共同作业的场景中，如何实现作业人员位置的实时准确获取、平台状态的快速判断和自动调整、以及作业人员协同移动的智能引导，是一个亟待解决的复杂技术问题，需要在定位技术、通信技术、控制算法等多个领域进行深入研究和创新设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其能够解决现有技术中水上平台与水下人员共同作业的场景中无法对作业人员进行智能引导的问题。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，主要包括：

通过北斗定位系统获取水上平台的实时位置信息，利用水上平台上的倾角传感器实时检测平台的倾斜角度，将获取到的水上平台的实时位置信息和倾斜角度数据传输至智能控制系统，其中，智能控制系统中的地面通信单元与北斗定位系统通信连接，与倾角传感器通信连接；智能控制系统接收到水上平台的实时位置信息和倾斜角度数据后，将其与预设的安全阈值进行比对，若水上平台的高度或倾斜角度超出安全阈值，则触发警示信息的发送以及水上平台的高度和倾斜角度的调整；液压控制单元接收到水上平台的调整指令后，控制液压缸伸缩来对水上平台的垂直高度进行调整，以及通过液压马达控制水上平台的水平角度；通过实时监测水上平台的位姿变化，并根据水上平台的位姿变化确定水上人员的工作位置，智能控制系统结合通过北斗定位系统获取到的水上人员的实时位置信息，生成水上人员的水上移动指令，地面通信单元通过LoRa自组网发送至水上人员的终端设备，指导水上人员进行相应的水上移动；

智能控制系统根据水上人员的工作位置，结合通过声呐定位系统获取的水下人员的实时位置信息，生成对应的水下移动指令，通过地面通信单元发送至水下人员的终端设备，指导水下人员根据水下移动指令进行水下移动，以配合水上人员的工作位置；根据水下人员与水上平台的实时位置信息，及水面风浪与水流速度监测，对水下人员位姿和路径进行调整；通过智能控制系统持续监测水上平台的位置和倾斜角度数据，以及水下人员的实时位置信息，通过数据融合和安全风险评级，动态调整水上人员和水下人员的移动策略，并将调整后的移动策略通过地面通信单元发送至相应人员的终端设备。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明通过实时监测作业环境和人员位置，能够及时识别安全风险，并通过自动调整作业策略来避免潜在危险，从而显著提高作业的安全性。同时，通过实时数据的综合分析，本发明支持作业人员根据当前环境条件和作业需求灵活调整位置和行动，进一步增强了作业效率。此外，确保了作业信息的实时传递，加强了水上与水下作业人员之间的沟通与协作，保证了整个作业流程的顺畅进行。总体而言，本发明在确保水上合龙作业安全的同时，优化了作业流程，提高了作业效率，对于提升复杂水域作业的安全性与效率具有重要意义。

附图说明

图1为本发明的一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法的流程图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，包括：

步骤S101、通过北斗定位系统获取水上平台的实时位置信息、通过水上平台上安装的水位传感器实时检测水上平台的高度数据以及通过利用水上平台上的倾角传感器实时检测平台的倾斜角度数据，并将获取到的水上平台的实时位置信息、高度数据和倾斜角度数据传输至智能控制系统，其中，智能控制系统中的地面通信单元与北斗定位系统通信连接，分别与水位传感器、倾角传感器通信连接。

其中，地面通信单元通过北斗定位系统提供的数据接口，获取水上平台的实时位置信息。水上平台的实时位置信息包括经度和纬度信息。

若水上平台的实时位置信息中的当前定位数据的精度不满足预设定位精度的阈值时，智能控制系统启动精度增强功能，使用差分定位技术DGPS提高精度。

同时，智能控制系统还设置北斗定位系统的定位数据的更新频率，以实时监测水上平台的位置变化。通过水上平台上的倾角传感器实时测量水上平台的倾斜角度和倾斜方向。当水上平台的实时位置信息中的定位数据的测量精度达到预定标准，则将数据转换为标准化的数据输出格式。若倾角传感器的测量数据不满足要求，则通过智能控制系统触发校准程序以调整倾角传感器设置；同时，还设置倾角传感器的测量数据的更新频率，实时监测水上平台的倾斜状态及水上平台位姿的变化。

例如，智能控制系统已经集成了北斗定位系统，并且设置的定位精度阈值为±5米。在某个时刻，北斗定位系统返回的实时位置信息显示经度为A°E、纬度为B°N（运用A代表经度，B代表纬度仅用作举例），但定位精度为±10米，超出了的预设阈值。因此，自动启动精度增强功能，采用差分定位技术DGPS进行校准，校准后，定位精度提高至±2米，满足了精度要求。同时，设置定位数据更新频率为每10秒一次，以实时监测水上平台的位置变化，在连续监测中，发现平台在过去一分钟内向东北方向移动了100米。接下来，平台上的倾角传感器每5秒测量一次平台的倾斜角度和方向，在某个测量周期内，传感器测量到平台的倾斜角度为5°，方向指向东南。这个测量结果在允许的精度范围内，如允许误差为±1°，因此数据被认为是准确的，可以格式化输出。关于数据传输，利用LoRa自组网协议将位置和倾斜角度数据封装，通过LoRa自组网传输至智能控制系统的地面通信单元，设定数据传输频率为每30秒发送一次数据，并且根据当前网络带宽限制为512kbps，确保在不影响其他通信活动的前提下进行数据传输。为确保数据传输安全，使用SSL/TLS加密协议来保护数据在传输过程中的安全，并且对关键数据进行加密处理，加密后的数据包中包含了加密的经度、纬度和倾斜角度信息。另外，在接收端，实施了强化身份认证措施，比如使用多因素认证来验证数据来源的合法性，从而防止数据在传输过程中被泄露或篡改。

步骤S102、智能控制系统将接收到水上平台的实时位置信息、倾斜角度数据与预设的对应安全阈值进行比对，若水上平台的高度或倾斜角度超出预设的对应安全阈值，则触发警示信息的发送以及水上平台的高度和倾斜角度的调整。

智能控制系统将接收到的水上平台的当前高度、倾斜角度数据与对应的安全阈值进行对比。若水上平台的当前高度低于最小的高度安全阈值或超过最大的高度安全阈值，则水上平台为高度超限状态。

若水上平台的倾斜角度数据超过预设的倾斜角度安全阈值，则水上平台为倾斜角度超限状态。若判断结果为超限，则通过智能控制系统根据不同类型的超限状态生成相应的警示信息；以及当警示信息产生时，智能控制系统通过警示信息属性发出警示信号，包括声音和光信号，提醒监控人员。若智能控制系统还在判断平台高度或倾斜角度超出安全阈值时生成控制命令，启动平台调整机制，针对水上平台的高度或倾斜角度进行调整。具体地，通过液压控制单元根据控制命令启动，调整平台的高度和倾斜角度；同时，在调整过程中，实时监控液压控制单元和传感器的状态反馈，确保调整动作按照预期执行，并实时更新平台状态；通过智能控制系统状态监控功能，持续检测液压控制单元和传感器的工作状态；在所有调整完成后，智能控制系统通过故障诊断功能对水上平台进行最终评估，确认调整成功且无进一步风险存在。

例如，水上平台配备了水位传感器和倾斜角度传感器，预设的高度安全阈值为10米至12米，倾斜角度安全阈值为±5度。一天中，传感器测得水上平台相对于海面高度为5米，低于最小高度限制，同时倾斜角度传感器测得平台倾斜角度为6度，超过了设定的角度阈值。在这种情况下，智能控制系统接收到的电子信号数据反映出高度为5米，倾斜角度为6度。根据预设阈值，控制系统判断出水上平台处于高度超限和倾斜角度超限状态。为此，系统生成了警示信息，通过声音警报和闪烁的红色光信号，提醒监控人员平台存在潜在风险。此时，智能控制系统生成控制命令，指令液压控制单元启动平台调整机制。若决定将平台高度提升至15米，并将倾斜角度调整回至4度以内，液压控制单元根据控制命令工作，同时控制系统实时监控液压控制单元和传感器的状态反馈。在调整过程中，传感器实时传输新的高度和倾斜角度数据给控制系统。当调整后的数据显示平台高度达到了15米，倾斜角度回到了8度时，控制系统将这一调整结果更新到平台状态中，并通过状态监控功能进行连续检测。完成调整后，智能控制系统通过其故障诊断功能进行最终评估。若评估结果显示所有参数均在安全范围内，且没有检测到其他潜在问题，这时系统会确认调整成功且无进一步风险存在。监控人员会收到一个绿色光信号和一个消息提示，表明平台状态正常，风险已被有效消除。

在另一种实施方式中，当触发警示信息发送时，智能控制系统的地面通信单元将警示信息推送至相应人员的终端设备，包括通过LoRa自组网将警示信息推送至水上人员的终端设备和声呐定位系统，以及通过LoRa自组网将警示信息再通过推送至水下人员的终端设备。

根据作业区域的地理和环境条件，设计并部署一个覆盖整个作业区域的LoRa自组织网络，并确定最佳的LoRa网关布局位置；通过在水上人员身上配置具有LoRa通信能力的终端设备，包括智能手表或专用定位器，获取个体的实时位置信息；终端设备通过GPS配合LoRa地理定位技术，确定个体的位置，并通过LoRa自组网将位置信息实时发送至地面通信单元；通过声呐定位系统的水下通信单元获取水下人员的实时位置信息，并将进行数据转换，通过水上通信单元发送至LoRa自组网；根据获取到的人员位置信息，使用预设的安全作业区域范围比对作业人员的当前位置，判断是否有人员超出安全作业区域；若结果显示任何人员超出安全区域，则采用预设的警示信息内容和信息优先级逻辑，通过LoRa自组网向相关人员的终端设备发送警示信息，终端设备根据接收到的警示等级，通过声音、震动或视觉信号提醒作业人员；若相关人员为水下人员，则通过LoRa自组网将警示信息发送至声呐定位系统的水上通信单元，再将警示信息进行数据转换，从水上通信单元对应的数据格式转换成水下通信单元对应的数据格式，通过水下通信单元发送至水下人员的终端设备上。智能控制系统根据应急响应流程评估情况，确定是否需要采取额外的安全措施，包括调整作业区域、暂停作业或通知救援团队；通过定期评估终端设备的电池寿命和使用状态，确定是否需要启动节能模式或提醒更换电池；获得终端设备的工作状态和环境数据后，对终端设备的防水防尘等级和抗冲击性能进行实时监控，判断终端设备是否处于其防水防尘等级和抗冲击性能允许的工作范围内；基于终端设备的工作状态和环境数据，制定和实施定期维护计划，包括设备检查、维修和替换。

例如，作业区域是一个长宽均为5公里的正方形区域，并且几乎没有地形遮挡。在这样的地理环境条件下，目标是创建一个有效的LoRa自组网络来监视区域内人员的位置，首先，需要确定LoRa网关的最佳布局位置，考虑到LoRa的通信范围可以达到几公里，可以在作业区域的中心放置一个高性能的LoRa网关，其有效覆盖半径设为6公里，确保整个作业区域内的任意位置都可以被覆盖。这样，终端设备可以在作业区域内任何一个位置向中心网关发送数据。接着，给水上人员配备GPS功能的LoRa终端设备，每个终端设备都装备了具有5米位置精确度的GPS接收器，给水下人员配备声呐定位功能的终端设备，与声呐定位系统的水下通信单元通信连接，而声呐定位系统的水上通信单元具有LoRa通信能力，可以包含在LoRa自组网中，通过数据转换，在声呐定位系统的水下通信单元和水下通信单元之间实现数据传输，实现水下信息能够传输到LoRa自组网。人员的终端设备每隔30秒发送一次位置信息，确保智能控制系统能够实时追踪每个人员的位置。如果智能控制系统收到某个终端设备的位置信息，显示其位置超出了安全作业区域，一个人员距离作业区域边界已经超出200米，智能控制系统会立即对该设备发送一个警示信息。根据信息优先级逻辑，这个警示信息具有最高优先级，将在1分钟内通过LoRa自组网传输给个体的终端设备。应理解，若该个体是水下人员，则先通过LoRa自组网传输给声呐定位系统的水上通信单元，再将警示信息进行数据转换，从水上通信单元对应的数据格式转换成水下通信单元对应的数据格式，由水下通信单元传输给终端设备。终端设备在收到警示信息后，通过声音85分贝的警报声和震动以及屏幕上的视觉信号红色警告图标同时提醒作业人员。智能控制系统会根据应急响应流程，立即分析情况并确定是否需要采取额外安全措施，如将作业区域的边界向内缩小100米。对于终端设备的电池寿命，如果系统检测到某终端设备的电量低于20%，则自动进入节能模式，并通知作业人员在结束当天的作业后更换电池。同时，智能控制系统会记录该设备的状态，提醒后勤部门准备更换电池。终端设备经过实时监控后，如果其中一个设备的工作状态显示经历了超出其防水等级IP68，即可以长时间浸泡在水下5米深度的条件，比如深度已经达到了2米，系统会自动记录此事件，并通知维护团队进行检查和可能的维修。基于收集到的设备工作状态和环境数据，若某个终端设备每月平均需要维修两次，管理团队可以决定每两个月进行一次全面的设备检查，以及必要时更换易损部件，以确保设备的稳定运行和作业人员的安全。

智能控制系统根据水上平台的预设值，计算出水上平台需要调整的高度和角度值，并将控制指令发送至水上平台的液压控制单元。其中，预设值包括水上平台的目标高度和目标倾斜角度。

具体地，使用水位传感器和倾角传感器实时测量水上平台的当前高度和倾斜角度数据；通过用户界面输入或根据预先编程的参数，确定水上平台的预设值，包括水上平台的目标高度和倾斜角度；智能控制系统根据实时传感器数据和预设值，通过PID控制算法，比较当前状态与水上平台的预设值的差异，根据当前状态与水上平台的预设值的差异计算出调整量，得到对应的控制指令，对水上平台的高度和角度进行调整；将得到的控制指令发送至液压控制单元，液压控制单元通过驱动液压控制单元的组件，包括液压泵和阀门，执行高度和倾斜角度的物理调整；完成调整后，再次利用水位传感器和倾角传感器获取平台的实际高度和倾斜角度数据，并反馈至智能控制系统，若数据存在偏差，智能控制系统则进行自我校正，直到达到预设目标；采用电源管理模块，确定各传感器、控制单元和执行机构的稳定电源供应；通过通信接口实现智能控制系统内部以及与智能控制系统外部的数据交互，支持信息的及时传递和远程控制，智能控制系统外部包括中央控制系统、远程监控中心；实时监控智能控制系统的运行是否超出安全参数，包括限位开关触发、紧急停止需求，判断操作人员和设备安全；采用诊断与维护功能，获取智能控制系统运行状态和潜在故障的信息，提前预防故障发生，或在故障发生时迅速响应，降低维护成本和系统停机时间。

例如，有一个水上平台，需要调整到目标高度5米和倾斜角度0度，使用水位传感器测量当前平台高度，测得为3米，同时，使用倾角传感器测得平台的当前倾斜角度为3度。智能控制系统收到当前的传感器数据后，进行分析和计算，首先，计算目标与当前状态的差异，即高度差为2米，倾斜角度差为3度。接下来，PID控制算法计算出需要对液压系统施加的调整量，PID算法为高度控制输出15米每秒的升高速率，为倾斜角控制输出1度每秒的调整速率。控制指令随后发送至液压控制单元，该单元指导液压泵以及阀门以相应速率工作，开始物理调整，液压泵被指令以流量5升/分钟工作来提升平台，阀门调整以确保平台水平。在调整过程中，传感器继续实时监测平台的高度和倾斜状态，过了一段时间后，水位传感器显示平台高度达到了45米，倾角传感器显示平台倾斜角度减少到了1度。这些数据再次被反馈到智能控制系统中，智能控制系统重新计算调整量。如果存在偏差，如高度还差0.05米，倾斜角度还差1度，智能控制系统会继续微调，直至达到预设目标。电源管理模块确保在整个过程中，所有传感器、控制单元和执行机构都有稳定的电源供应，如电源管理模块通过监测电源电压，发现传感器供电电压下降至18伏，略低于正常的12伏供电，及时调整来保证供电稳定。通过通信接口，智能控制系统将实时数据和控制状态发送到中央控制系统，当平台高度达到5米，发送一个状态更新信息给中央控制系统。安全监控功能确保操作不超出安全参数，如果系统检测到倾斜角度突然增加到10度，远超安全阈值5度，将自动触发限位开关，启动紧急停止程序以确保安全。最后，诊断与维护功能将定期或持续监测系统的运行状态。因此，智能控制系统发出一个预警，提示阀门响应速度比正常慢5%，这可能预示着一个潜在的维护问题，从而让维护团队可以提前进行检查和维修，以避免更大的故障发生。

步骤S103、液压控制单元接收到水上平台的调整指令后，控制液压缸伸缩来对水上平台的垂直高度进行调整，以及控制液压马达控制水上平台的水平角度进行调整。

当液压控制单元HCU接收到调整指令时，对调制指令的信息化类型进行识别。当信号类型为数字信号，液压控制单元HCU使用内置的数字信号处理器DSP或微控制器单元MCU对调整指令进行解析以得出信号值，该信号值指定液压缸的目标位置和速度或平台所需的角度调整。

当信号类型为模拟信号，HCU将模拟信号通过模拟数字转换器ADC将调整指令转换为数字信号的形式。其中，模拟信号的幅度代表液压缸的目标参数，模拟信号的幅度包括电压或电流。在转换过程中，HCU根据液压系统的要求调整信号的强度，经过处理和强度调整后，HCU将信号格式化为液压系统能直接使用的控制指令；同时，根据测量得到的控制指令的电压或电流规格，调整HCU内部电路，匹配所需的信号强度。若控制指令使用指定的通讯协议，包括CAN或MODBUS，HCU将采用相应的协议解码器进行信号的正确解码，并得到控制数据。HCU根据控制数据确定液压泵的启动和输出流量，生成所需的压力和流量，驱动液压缸进行伸缩调整。根据控制指令和液压缸的物理属性，HCU计算出缸的理想伸缩速度和行程长度，通过方向控制阀和流量控制阀调节油液的流向和速率，进行水上平台的垂直高度调整。HCU根据水上平台的水平角度需求，发送指令至液压马达，通过调节液压马达的转速和输出扭矩，控制水上平台的水平角度。HCU实时接收来自水位传感器、压力传感器和倾角传感器的数据，监测水上平台当前的高度、压力和倾斜角度状态，并进行实时调整。在整个调整过程中，HCU监测水上平台的过压和过热状态，若检测到异常情况，则通过安全阀和保护装置进行响应，避免系统损坏。过压状态为压力大于预设压力阈值的状态，过热状态为温度大于预设温度阈值的状态。将获取到的位置数据与限位开关的设定值进行比较，若液压缸的活塞杆移动到预设的极限位置时，则HCU将调整控制阀的状态，控制阀包括方向控制阀和流量控制阀，减少或切断流向液压缸的油液，停止活塞杆的伸缩运动。限位开关安装于液压缸上，用于对液压缸的最大活动范围进行限制。

例如，液压控制单元HCU从电子控制单元ECU接收到一个数字信号，该信号值使用微控制器单元MCU解析，信号值为1000，这代表了液压缸的目标位置需要从当前位置移动到距离基准点1000毫米的地方。对于模拟信号，例如HCU接收到一个电压信号，信号的幅度为5伏，经过模拟数字转换器ADC转换后，这个5伏电压信号可能对应液压缸需要以50毫米/秒的速度伸展。在调整信号强度时，如果HCU接收到的是一个4-20毫安的电流信号，而当前信号为12毫安，这代表着目标参数设定在设备可调范围的中间位置。HCU根据12毫安的信号和液压系统的特性曲线计算得知，这意味着液压泵需要产生的压力为70%的最大输出压力。若控制指令使用CAN通讯协议，如HCU接收到一串16进制的数据0x0F0xA4，通过协议解码器解码后，HCU得知需要启动液压泵，并输出流量为每分钟2升。在进行水上平台垂直高度调整时，若平台需要上升10米，HCU计算液压缸需要以每秒100毫米的速度伸展，并调节流量控制阀以提供恰当的油液流速。对于水平角度的调整，若HCU指令液压马达旋转3000转/分钟，以产生足够的扭矩将平台从0度旋转到30度。在实时监控方面，若水位传感器显示水上平台当前高度为5米，而目标为10米，则HCU继续输出控制指令以持续上升。监测过压和过热状态时，若压力传感器检测到的压力值为210巴，超过了200巴的预设压力阈值，HCU会立即启动安全阀释放多余的压力。同样地，若温度传感器报告的液压油温度达到了80°C，超过了75°C的预设温度阈值，则HCU会启动冷却系统，避免过热。最后，在极限位置控制方面，若限位开关设定的液压缸伸展极限为1500毫米，当获取到的位置数据显示液压缸已经伸展到1498毫米时，HCU预先减少油液流量，以缓慢接近并最终停在1500毫米的极限位置。限位开关是安装在液压系统中的一种安全设备，用来防止液压缸超出其安全工作范围。这些开关根据液压缸的最大和最小安全工作位置进行设定。当液压缸的活塞杆移动到接近这些预设的极限位置时，限位开关被触发。

步骤S104、通过实时监测水上平台的位姿变化，并根据水上平台的位姿变化确定水上人员的工作位置，以及结合通过北斗定位系统获取到的水上人员的实时位置信息，生成水上人员的水上移动指令，进而地面通信单元以及LoRa自组网发送至水上人员的终端设备，指导水上人员进行相应的水上移动。

当液压控制单元接收到高度和角度调整的需求时，液压系统或电机启动，改变水上平台至预设的高度和倾斜角度。通过安装于水上平台的加速度计、倾角传感器实时监测平台的移动数据、倾斜角度数据，并实时传输到数据采集系统。根据获取的实时监测数据，判断水上平台的实时姿态与期望姿态之间的差异。若水上平台的实时姿态有偏差，则生成相应的调整指令，以根据相应的调整指令控制液压控制单元对水上平台进行微调。

若水上平台调整到期望姿态后，则结合水上平台位姿变化与通过北斗定位系统获取的水上人员实时位置信息，生成水上移动指令，以及通过地面通信单元将生成的水上移动指令通过LoRa自组网发送至所有水上人员的终端设备。同时，水上人员的终端设备接收到水上移动指令时，并在显示界面上向水上人员展示移动方向和距离；以及若水上人员的终端设备接收到的指令与预期存在偏差，则启动紧急响应系统，确定偏差因素，并判断是否需要发布撤离指令。

例如，当接收到高度和角度调整的需求时，需要将平台从当前高度1米调整到5米，并将倾斜角度从5度调整至3度，液压系统或电机启动，改变平台至预设的高度和倾斜角度。通过加速度计和倾角传感器实时监测平台的移动和倾斜状态数据，并将移动和倾斜状态数据实时传输到数据采集系统。若加速度计监测到的当前平台倾斜速度为1度/秒，而倾角传感器显示当前倾斜角度为8度。根据获取的实时监测数据，判断水上平台的位置和姿态的实时状态与目标状态之间的差异。如果得到的平台倾斜角度数据显示实际倾斜为5度，而目标倾斜角度为3度，计算出差值为5度。则计算出相应的调整指令，即平台需要进一步向下倾斜5度，以指导进行微调，纠正偏差。平台调整到期望姿态后，平台达到目标高度5米和倾斜角度3度，并保持稳定，结合水上平台位姿变化与通过北斗定位系统获取的水上人员实时位置信息，得到某作业人员当前位于北纬C°，东经D°，生成水上移动指令。地面通信单元将生成的水上移动指令通过LoRa自组网发送至所有水上人员的终端设备。得到发送指令要求所有作业人员向北移动30米以躲避即将到来的船只。水上人员的终端设备接收到移动指令，并在显示界面上向水上人员展示移动方向北和距离30米。若终端设备接收到的指令与预期存在偏差，指示人员向南移动，而正确指令应为向北移动，则启动紧急响应系统，确定偏差因素，比如可能是北斗定位系统数据更新延迟，判断是否需要发布撤离指令。如果判断撤离是必要的，则立即向所有人员发出撤离指示，确保人员安全。

步骤S105、智能控制系统根据水上人员的工作位置和通过声呐定位系统获取的水下人员的实时位置信息，生成对应的水下移动指令，进而通过地面通信单元发送至水下人员的终端设备，以指导水下人员根据水下移动指令进行水下移动，以配合水上人员的工作位置。

通过声呐定位系统实时获取水下人员的当前位置，进行实时跟踪并持续更新。根据水上人员的工作位置与水下人员的当前位置计算二者之间的位置差异，确定两者的相对距离和方向；同时根据位置差异，利用向量场直方图法计算出水下人员应移动的最优方向和最优距离，进而将最优方向和最优距离封装至水下移动指令，通过地面通信单元传输给水下人员的终端设备。水下人员的终端设备接收到水下移动指令，并通过用户界面以声音或图形或文字指示的方式展示给水下人员。水下人员根据接收到的水下移动指令进行水下移动，并通过水下人员的终端设备将执行情况反馈回智能控制系统。同时，智能控制系统接收到水下人员反馈的执行情况后，根据水下人员的实时位置和环境变化，包括水流变化，采用向量场直方图法重新计算并优化移动指令和路径，并将优化后的数据再次通过地面通信单元发送调整后的指令给水下人员的终端设备。

例如，水上人员的工作位置的坐标为（A1°N,B1°E），而水下人员当前通过其携带的水下定位设备以及声呐定位系统获得的坐标为（A2°N,B2°E）。通过计算，可以得到两者之间的位置差异，水平距离大约为60米，方向从水上人员指向水下人员大致为东北方向。利用向量场直方图法，可以计算出水下人员应该向西南方向移动以接近水上人员，计算得出水下人员需要向西南方向移动45米以达到最佳相对位置。在发送移动指令前，智能控制系统采用AES加密算法对数据进行加密处理，原始移动指令SW45M为向西南方向移动45米，在加密后可能变成一串不可读的字符，如U3Gh8pLxZ9。通过建立LoRa自组网，加密后的移动指令被送达至水上通信单元，通过水上通信单元与水下通信单元之间的数据转换，再由水下通信单元转送给水下人员的终端设备，数据包在LoRa自组网中的传输延迟是150毫秒。水下人员的终端设备接收到移动指令，并通过震动和声音提示的方式告知水下人员需向西南方向游动45米。水下人员根据接收到的指令进行移动，完成后通过其终端设备发送执行确认，如发送一个简短的加密数据包表示已执行。智能控制系统接收到执行反馈后，会考虑水下人员的实时位置更新和环境变化。如果检测到水流速度为每秒5米向东流动，系统将重新计算指令，考虑到水流影响，可能会调整水下人员的移动指令为向西南方向移动50米。调整后的指令再次通过LoRa自组网发送至水上通信单元，通过水上通信单元与水下通信单元之间的数据转换再由水下通信单元转送给水下人员，如果环境变化导致LoRa自组网的传输延迟增加到200毫秒，智能控制系统会在计算中考虑这个新的延迟数值。

步骤S106、智能控制系统根据水下人员与水上平台的实时位置信息以及对水面风浪与水流速度的监测，对水下人员位姿和路径进行调整。

当水下人员的当前位置偏离预设路径，则智能控制系统向水下人员发送调整指令进行纠正。调整指令基于当前位置与预设路径的偏离程度，计算一个向量调整量，向量调整量用于指示水下人员需要移动的方向和距离，纠正偏离并回到预设路径上。智能控制系统还获取环境监测系统提供的水面风浪情况和水流速度数据，并当环境条件发生变化时，调整水下人员的作业计划以适应新的海况。智能控制系统还通过水下人员携带的传感器，包括加速度计和倾角传感器，实时监控水下人员的位置和姿态信息，以及当水下人员的位置和姿态信息偏离预设安全标准，通过浮力控制装置执行位姿调整。智能控制系统还采用通讯系统同步传输水下人员与水上平台之间的实时数据。若水上平台发生移动，则智能控制系统基于水下人员当前位置和水上平台的新位置及水下环境信息，包括水流方向和强度，使用Dijkstra算法确定水下人员的导航路线。水下人员根据接收到的导航路线，调整水下移动路径，包括改变前进方向和调整移动速度或执行指定的潜水或上浮操作。根据水流变化和水上平台位置变化，通过水下人员装备中的浮力控制装置动态调整上浮或下潜速度。若水下人员遇到潜在危险或脱离预定轨迹的情况，则启动紧急响应措施，紧急响应措施包括立即启动应急信号和水下人员定位追踪，以及快速救援行动。根据最新的天气和海况预报调整水下人员的作业计划，包括提前结束潜水操作或调整潜水时间窗口。通过水下地形和障碍物监测系统获取的信息，判断水下人员当前位置是否靠近物理限制或越过安全边界，若发现风险，则发出警告并指导水下人员调整航向。

例如，水下人员通过声呐定位系统获取当前位置信息为北纬Q°，东经T°。预设路径上的点为北纬H°，东经J°，计算偏离向量为(Y°N,Z°E)。通过通讯系统，发送调整指令给水下人员，指令内容为向北东方向移动50米，以便纠正偏离并回到预设路径上。环境监测系统提供的数据显示水面风浪情况和水流速度变化，水流方向为东北，水流速度从1米/秒增加到2米/秒。根据新的水流速度，调整潜水计划，增加水下人员的潜水装备重量，以确保在较强水流情况下的安全潜水。水下人员携带的传感器监测到位姿偏离预设安全标准，倾角达到35度，浮力控制装置根据传感器数据执行位姿调整，增加浮力以恢复稳定水平位姿。若水上平台移动了100米向东，新平台位置为北纬K°，东经L°，根据水流方向为东北，水流速度为2米/秒，使用Dijkstra算法确定水下人员的导航路线，确定向西南方向移动，以减少水流对潜水路径的影响。如果水下人员遇到潜在危险，比如水流速度突然增加，系统立即启动紧急响应措施，包括启动应急信号、水下人员定位追踪，并派遣快速救援行动。根据最新的天气和海况预报，预计未来3小时将有风暴到来，潜水操作计划被调整，提前结束潜水操作以确保水下人员安全。

步骤S107、通过智能控制系统持续监测水上平台的实时位置信息、高度数据和倾斜角度数据，以及水下人员的实时位置信息，并通过数据融合和安全风险评级，动态调整水上人员和水下人员的移动策略，进而将调整后的移动策略通过地面通信单元发送至相应人员的终端设备。

通过北斗定位系统获取水上平台的包含经度、纬度和深度的三维坐标信息，以及通过倾角传感器获取水上平台的倾斜角度数据，得到水上平台的当前姿态信息。通过声呐定位系统，实时获取水下人员在水下的实时位置信息。根据获取的水上平台的三维坐标信息、姿态信息和水下的实时位置信息，通过卡尔曼滤波进行数据融合，得到作业场景监测视图。根据融合后的监测视图的数据，判断当前作业环境是否存在潜在危险；若结果显示存在潜在危险，则根据预先定义的风险评级标准对作业环境的安全风险进行评级，确定当前作业区域的风险等级，风险等级包括高、中和低。根据安全风险评级结果，结合水上人员和水下人员当前位置、目标位置、高风险区域和水流信息，使用Dijkstra算法，动态调整水上人员和水下人员的移动策略，优化作业路径；通过地面通信单元，将调整后的移动策略传输到水上人员和水下人员的终端设备；若终端设备接收到新的移动策略并发出相应的报警信号，作业人员根据新移动策略调整位置和行动；若监测到的风险等级超过预设风险阈值，则发出警告信号，并激活应急响应机制，采取降低作业风险的措施。

例如，通过北斗定位系统，得到了平台的经纬度坐标，东经M°，北纬W°，以及深度坐标-150米，同时，使用倾角传感器，测得平台倾斜角度为5°。为了实时获取水下人员在水下的位置信息，水下人员携带的LoRa设备发送信号表明其位于平台东北方向约100米的地方，水下深度为20米。采用卡尔曼滤波算法，融合平台的位置、倾斜角度和水下人员位置信息，得到了一个作业场景监测视图，该视图能够动态显示水下人员和平台的相对位置，并实时更新信息。根据融合数据，使用支持向量机(SVM)算法对潜水作业环境进行模型训练，判定当前是否存在潜在危险。在训练期间，发现当水下人员与平台的水平距离超过120米时，风险显著增加，因此，设置了这一阈值作为潜在危险的判断标准。当SVM模型分析结果表明存在潜在危险时，根据预定义的风险评级标准，判定作业环境的安全风险评级为高，这一评级意味着水下人员需要立即调整位置，避免潜在威胁。使用Dijkstra算法，针对水下人员和水上人员计算出了最安全的移动路线，Dijkstra算法确定水下人员应该向西移动70米，然后上升至水面，以避开被监测到的强水流区域。这一调整后的移动策略通过LoRa自组网技术传输到水下人员的终端设备，水下人员的终端设备接收到新的移动策略后，发出了一个声音和光信号，提醒水下人员立即改变方向。水下人员按照新的移动策略调整了自己的位置，从而确保了安全。在监测过程中，如果风险等级连续三次评定为高，并且风险值超过了预设的阈值中，则作业现场会发出警告信号，并自动激活应急响应机制。对于这种情况，应急措施可能包括紧急召回所有水下人员和水上人员，暂停所有水下作业，直至风险被重新评估并确定为可接受水平。

智能控制系统通过监测水上平台的倾斜角度数据，评估水上人员作业的安全风险，具体包括：根据在水上平台上部署的倾角传感器，测量平台在三维空间中X轴的倾斜角度、Y轴的倾斜角度，Z轴的倾斜角度；采用倾角传感器的数据，通过计算不同时间戳之间的倾斜角度变化，获取倾斜角度变化率，判断平台倾斜角度变化率是否大于预设变化率阈值；通过环境传感器的数据，包括风速、风向、波浪高度和流速，使用皮尔逊相关系数的方法，评估环境条件与平台倾斜数据之间的关系；获取平台上设备、货物和人员的载荷分布信息，通过力学计算公式，/>，/>计算平台的整体重心位置，其中，/>、/>和/>分别是平台重心在X轴，Y轴，Z轴上的位置，/>是第i个载荷的重量，/>，/>和/>是该载荷相对于平台参考点的坐标位置；根据重心位置和平台设计参数，使用力矩计算公式/>评估载荷分布对平台稳定性，/>是载荷导致的力矩，/>是载荷到重心的水平距离；将当前倾斜角度数据与历史数据进行对比，使用孤立森林算法进行模型训练，判断平台的倾斜行为是否存在异常变化；获取连续的倾斜角度数据及其时间戳，使用ARIMA算法进行模型训练，预测未来预设时间段内平台的倾斜角度变化趋势；若监测到的倾斜角度数据超过设定的安全阈值，则参照预定的应急预案执行，应急预案包括应对措施、撤离程序和安全措施；

例如，假设在一艘平台上安装了倾角传感器来测量X轴和Y轴的倾斜角度。在某个时间点，倾角传感器测得X轴倾斜角度为3度，Y轴倾斜角度为2度。经过5分钟，传感器测得X轴倾斜角度为5度，Y轴倾斜角度为5度。可以计算倾斜角度变化率，假设阈值设置为每分钟变化2度。倾斜角度变化率计算，以X轴为例，则变化角度=5度-3度=2度，变化时间=5分钟，变化率=变化角度/变化时间=5度/5分钟=1度/分钟，由于变化率1度/分钟小于预设变化率阈值2度/分钟，因此判断平台在X轴的倾斜角度变化率是正常的。同时，环境传感器测得风速为15m/s，风向朝北，波浪高度为3米，流速为2m/s。计算出这些因素与平台倾斜角度之间的皮尔逊相关系数，发现风速与X轴倾斜角度的相关系数为0.8，表示有很强的正相关性。若平台上有三个不同的载荷，其重量和坐标分别为，载荷1，weight1=2000kg，x1=5m，y1=3m，z1=0m，载荷2，weight2=1500kg，x2=-4m，y2=-2m，z2=0m，载荷3，weight3=2500kg，x3=2m，y3=6m，z3=0m，可以计算平台的整体重心位置Gx、Gy和Gz。根据载荷和重心位置，可以评估载荷分布对平台稳定性的影响，对于载荷1，力矩的计算为，T1=weight1×distance1=11660N•m；平台部署了倾角传感器，每秒钟采集一次平台的倾斜角度数据，并记录时间戳，先收集了过去一周的倾斜角度数据，每天24小时，共计604800条数据，其中一个新的倾斜角度数据为，当前时间戳为2024-03-29-12:00:00，X轴倾斜角度为2.5度，Y轴倾斜角度为1.8度，Z轴倾斜角度为0.9度，通过孤立森林算法，可以训练一个模型来检测异常的倾斜行为。孤立森林算法计算得到的离群程度为，X轴离群程度为0.6，Y轴离群程度为0.4，Z轴离群程度为0.3，设定的离群程度阈值为0.5，即当离群程度大于0.5时认为存在异常变化，根据计算结果，X轴的离群程度为0.6，超过了设定的阈值，因此可以判断X轴的倾斜角度存在异常变化，而Y轴和Z轴的离群程度均未超过阈值，因此认为Y轴和Z轴的倾斜角度没有异常变化。如果历史数据显示平台在正常操作条件下X轴倾斜角度通常在1到2度之间，但当前的5度超出了这个范围，模型可能会将其识别为异常。最后，使用ARIMA算法，可以基于过去的倾斜角度数据预测未来的倾斜角度。如果模型预测未来10分钟内X轴倾斜角度会增加到4度，这超过了安全阈值5度，则应启动预定的应急预案。这个预案可能包括立即停止所有操作，评估结构完整性，向所有人员发出警报，并根据具体情况启动撤离程序。

智能控制系统通过监测水上平台与水下人员的相对位置数据，评估水下人员作业的安全风险，具体包括：根据水下人员的初始位置和计划潜水路径，获取水下人员潜入水中的起始时间和预定潜水深度；通过北斗定位系统实时监测水下人员的三维位置坐标，包括深度和水平距离，并计算水下人员与水上平台的相对距离；采用声纳定位系统监测水下人员的潜水速度，潜水速度包括上升、下潜或水平移动速度，并获取水下人员的当前潜水时间，包括已停留的时长和计划总时长；通过对比实际潜水时间与计划潜水时间，得到水下人员是否按计划进行作业的信息；通过水文数据获取装置，获取当前作业区域的水流和洋流状况，评估是否存在被水流推离作业区域的风险；通过水下摄像设备获取并评估能见度数据，判断现场能见度是否满足安全作业需求；监测潜水设备的工作状态，包括呼吸器、水下通讯设备、定位装置，确定设备是否处于正常工作状态，以及水下人员是否有充足的气源继续作业或安全返回；通过生命体征监测设备，获取水下人员的心跳、血压、氧气消耗率数据，评估水下人员的生理状况，识别水下人员生理异常情况；获取潜水计划和任务信息，通过比较水下人员的实时位置与预定计划，判断是否遵守计划作业；在监测到潜水作业中的潜在风险时，评估紧急情况预案的适用性和水下人员的应急响应能力；通过表层气象站获取天气状况数据，结合潜水作业实时情况，评估恶劣天气对作业安全的影响；结合潜水作业的实时情况，动态调整风险管理措施和应急预案。

例如，水下人员计划从海平面上的起点潜入水中，潜水时间设定为40分钟，预定潜水深度为30米。水下人员在08:00AM开始潜水，通过北斗定位系统监测到水下人员在潜水15分钟后的三维坐标为(50米,75米,-20米)，表示水下人员在水平方向东偏北50米，北偏西75米，且已潜至水下20米深。监测平台距离水下人员的相对距离可以通过三维坐标计算得出≈933米。使用声呐定位系统监测到水下人员的下潜速度为每分钟1米，上升速度为每分钟8米，水平移动速度为每分钟2米。水文数据获取装置显示，当前作业区域的水流速度为5米/秒，洋流速度为3米/秒，若水下人员不采取措施，则在潜水期间可能被水流推离预定位置，达到5米/秒×15分钟=450米的偏移。水下摄像设备评估的能见度数据表明，现场能见度为3米，低于5米的安全作业需求，因此需采取额外的安全措施，如使用防迷失设备或增加水下人员之间的通讯次数。潜水设备工作状态监测显示，呼吸器和水下通讯设备工作正常，但定位装置的电量仅剩30%，水下人员的气瓶压力为150巴，按照其氧气消耗率，足够水下人员再继续作业20分钟或安全返回。生命体征监测设备获取到水下人员的心跳为每分钟90次，血压为120/80mmHg，氧气消耗率为每分钟20升，生理状况正常，没有异常情况。潜水计划与任务信息对比显示，水下人员实时位置与预定计划相符，当前没有偏离计划作业。表层气象站获取到的天气状况数据表明，风速为5米/秒，海面波浪高度为1米，天气状况对潜水作业的安全影响较小，但需要留意随时可能变化的天气条件。因此，风险管理措施需要动态调整，如增加监测定位装置的频率，确保在电量耗尽前安全上升。应急预案方面，需要准备快速救援措施，以应对可能的潜水偏移和设备故障情况。

还包括：若作业人员落水后自动触发落水报警，报警信息通过LoRa自组网将人员落水报警信息及定位数据传输到平台，平台接收到报警后进行应急处理。

作业人员落水后自动触发落水报警，报警信息通过LoRa自组网将人员落水报警信息及定位数据传输到平台，平台接收到报警后进行应急处理，包括：

通过LoRa自组网接收到落水报警信息后，从落水人员的个人设备获取身份信息，包括姓名和工号；分析落水人员的个人设备传输的数据，提取落水的确切时间和日期信息；从落水报警信号中获取落水位置的坐标数据以确定落水点；根据LoRa自组网的信号强度和覆盖范围信息，判断落水位置的定位精度，并评估位置信息更新的频率；根据报警传输的延迟时间和定位数据的可靠性，启动应急响应流程，包括搜救团队的动员和救援部门的通知；获取应急响应团队的信息，分配救援任务和职责，并通知相关部门和人员协调救援行动；查询可用的救援设备与资源库存，调配救生圈、救生衣、快艇及确定救援人员的数量和训练水平；启动预先制定的安全措施，并保障作业现场其他人员的安全。

例如，一个工作人员在海上作业时不慎落水，他身上穿戴的个人设备通过LoRa自组网发送了落水报警信号。接收到报警信息后，从落水人员的个人设备中提取身份信息，发现落水者为张三，工号1024。分析落水人员的个人设备传输的数据显示，落水发生在2023年4月15日14:30:00。该信息有助于确定救援行动的及时性与紧迫性。落水位置的坐标数据为经度O度，纬度P度，为救援团队提供了落水点的精准位置。落水人员的个人设备集成有健康状况监测功能，显示落水时刻心率数据为120次/分钟，体温为35摄氏度，这些健康指标对救援队伍评估落水人员的紧急状况非常重要。根据LoRa自组网的信号强度分析，落水位置的定位精度为±10米，而LoRa自组网覆盖范围内的位置信息更新频率为每分钟一次。考虑到从报警信号发出到接收的延迟时间为5秒，定位数据的可靠性为99%，立即启动应急响应流程，通知最近的海上救援小组和相关的救援部门进行协调。获取到的应急响应团队信息显示，最近的救援团队包括5名经验丰富的潜水员和一支医疗小组，他们将在20分钟内达到落水地点。查询显示，可用的救援设备包括10个救生圈、15件救生衣和3艘快艇。同时确认救援人员共有10人，均经过高级救生技能训练。为防止进一步事故发生，立即发布安全警告，暂停作业区域内的所有操作，并安排安全监督员确保现场其他人员远离潜在风险区域。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，所述方法包括：

通过北斗定位系统获取水上平台的实时位置信息、通过水上平台上安装的水位传感器实时检测水上平台的高度数据以及通过水上平台上安装的倾角传感器实时检测水上平台的倾斜角度数据，并将获取到的水上平台的实时位置信息、高度数据和倾斜角度数据传输至智能控制系统，其中，智能控制系统中的地面通信单元与北斗定位系统通信连接，分别与水位传感器、倾角传感器通信连接；

所述智能控制系统将接收到水上平台的实时位置信息、倾斜角度数据与预设的对应安全阈值进行比对，若水上平台的高度或倾斜角度超出预设的对应安全阈值，则触发警示信息发送以及水上平台的高度和倾斜角度的调整；所述智能控制系统向液压控制单元发送水上平台的调整指令，进而控制液压缸伸缩来对水上平台的垂直高度进行调整，以及控制液压马达对水上平台的水平角度进行调整；所述智能控制系统实时监测水上平台的位姿变化，并根据水上平台的位姿变化确定水上人员的工作位置，以及结合通过北斗定位系统获取到的水上人员的实时位置信息，生成水上人员的水上移动指令，进而通过地面通信单元将水上人员的水上移动指令通过LoRa自组网发送至水上人员的终端设备，以指导水上人员进行相应的水上移动；所述智能控制系统根据水上人员的工作位置和通过声呐定位系统获取的水下人员的实时位置信息生成对应的水下移动指令，进而通过地面通信单元发送至水下人员的终端设备，以指导水下人员根据水下移动指令进行水下移动，进而配合水上人员的工作位置；所述智能控制系统根据水下人员与水上平台的实时位置信息，以及对水面风浪与水流速度的监测，对水下人员位姿和路径进行调整；所述智能控制系统持续监测水上平台的实时位置信息、高度数据和倾斜角度数据，以及水下人员的实时位置信息，并通过数据融合和安全风险评级动态调整水上人员和水下人员的移动策略，进而将调整后的移动策略通过地面通信单元发送至相应人员的终端设备。

2.根据权利要求1所述的基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，所述地面通信单元通过北斗定位系统提供的数据接口，获取水上平台的实时位置信息；其中，所述水上平台的实时位置信息包括经度和纬度信息；

若水上平台的实时位置信息中的当前定位数据的精度不满足预设定位精度的阈值时，所述智能控制系统启动精度增强功能，使用差分定位技术DGPS对所述水上平台的实时位置信息进行校准以提高定位精度；

所述智能控制系统设置所述北斗定位系统的定位数据的更新频率，以实时监测水上平台的位置变化；

所述通过水上平台上安装的倾角传感器实时检测水上平台的倾斜角度数据具体包括：通过倾角传感器实时测量水上平台的倾斜角度和倾斜方向；

当水上平台的实时位置信息中的定位数据的测量精度达到预定标准，则将数据转换为标准化的数据输出格式；

所述智能控制系统判断所述倾角传感器的测量数据不满足预设要求时，触发校准程序以对所述倾角传感器的设置进行调整；

所述智能控制系统设置所述倾角传感器的测量数据的更新频率以实时监测水上平台的倾斜状态及水上平台位姿的变化。

3.根据权利要求1所述的基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，所述智能控制系统接收到水上平台的实时位置信息、倾斜角度数据与预设的对应安全阈值进行比对，若水上平台的高度或倾斜角度超出对应安全阈值，则触发警示信息发送以及水上平台的高度和倾斜角度的调整，包括:

所述智能控制系统接收到水位传感器、倾角传感器传输的水上平台的当前高度、倾斜角度数据后，将水上平台的当前高度与预设的高度安全阈值进行数据比对，以及将水上平台的倾斜角度数据与预设的倾斜角度安全阈值进行数据比对；若水上平台的高度低于最小的高度安全阈值或超过最大的高度安全阈值，则水上平台为高度超限状态；若水上平台的倾斜角度数据超过预设的倾斜角度安全阈值，则水上平台为倾斜角度超限状态；若水上平台处于高度超限状态和/或处于倾斜角度超限状态时，所述智能控制系统根据水上平台的超限状态生成相应的警示信息；以及根据相应的警示信息发出警示信号，以提醒监控人员；所述警示信号包括声音信号和光信号；若水上平台处于高度超限状态和/或处于倾斜角度超限状态时，所述智能控制系统生成控制命令，以启动水上平台调整机制对水上平台的高度和/或倾斜角度进行调整；以及将控制命令发送给液压控制单元，以通过液压控制单元调整水上平台的高度和/或倾斜角度；

在通过液压控制单元调整水上平台的高度和/或倾斜角度调整过程中，实时监控液压控制单元和传感器的状态反馈，确保调整动作按照预期执行，并实时更新平台状态；

通过智能控制系统状态监控功能，持续检测液压控制单元和传感器的工作状态；在所有调整完成后，智能控制系统通过故障诊断功能对水上平台进行最终评估，确认调整成功且无潜在风险存在。

4.根据权利要求3所述的基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，当触发警示信息发送时，所述智能控制系统的地面通信单元将警示信息推送至相应人员的终端设备，包括通过LoRa自组网将警示信息推送至水上人员的终端设备和声呐定位系统，以及通过LoRa自组网将警示信息再通过声呐定位系统推送至水下人员的终端设备；

所述智能控制系统根据水上平台的预设值，计算出水上平台需要调整的高度和角度值，并将控制指令发送至水上平台的液压控制单元；其中，水上平台的预设值包括水上平台的目标高度和目标倾斜角度；其中，所述当触发警示信息发送时，所述智能控制系统的地面通信单元将警示信息推送至相应人员的终端设备，包括通过LoRa自组网将警示信息推送至水上人员的终端设备，以及通过LoRa自组网将警示信息再通过声呐定位系统推送至水下人员的终端设备，具体包括：

根据作业区域的地理和环境条件，设计并部署一个覆盖整个作业区域的LoRa自组织网络，并确定最佳的LoRa网关布局位置；

通过在水上人员身上配置具有LoRa通信能力的终端设备获取个体的实时位置信息；其中，水上人员身上配置具有LoRa通信能力的终端设备包括智能手表或专用定位器；该终端设备通过GPS配合LoRa地理定位技术，确定个体的位置，并通过LoRa自组网将位置信息实时发送至地面通信单元；

通过声呐定位系统的水下通信单元获取水下人员的实时位置信息，并将获取的水下人员的实时位置信息进行数据转换后通过水上通信单元发送至LoRa自组网；根据获取到的人员位置信息，使用预设的安全作业区域范围比对作业人员的当前位置，判断是否有人员超出安全作业区域；若结果显示存在任意一个或多个人员超出安全区域，则采用预设的警示信息内容和信息优先级逻辑，通过LoRa自组网向相关人员的终端设备发送警示信息，终端设备根据接收到的警示信息，通过声音、震动或视觉信号提醒作业人员；若相关人员为水下人员，则通过LoRa自组网将警示信息发送至声呐定位系统的水上通信单元，水上通信单元再将警示信息进行数据转换，通过水下通信单元发送至水下人员的终端设备上，水上通信单元再将警示信息进行数据转换，包括：将警示信息从水上通信单元对应的数据格式转换成水下通信单元对应的数据格式；

所述智能控制系统根据应急响应流程评估情况，确定是否需要采取额外的安全措施，包括调整作业区域、暂停作业或通知救援团队；通过定期评估终端设备的电池寿命和使用状态，确定是否需要启动节能模式或提醒更换电池；获得终端设备的工作状态和环境数据后，对终端设备的防水防尘等级和抗冲击性能进行实时监控，判断终端设备是否处于其防水防尘等级和抗冲击性能允许的工作范围内；基于终端设备的工作状态和环境数据，制定和实施定期维护计划，定期维护计划包括设备检查、维修和替换；其中，所述智能控制系统根据水上平台的预设值，计算出水上平台需要调整的高度和角度值，并将控制指令发送至水上平台的液压控制单元，具体包括：使用水位传感器和倾角传感器实时测量水上平台的当前高度和倾斜角度数据；通过用户界面输入或根据预先编程的参数，确定水上平台的预设值；智能控制系统根据实时传感器数据和预设值，通过PID控制算法，比较当前状态与水上平台的预设值的差异，根据当前状态与水上平台的预设值的差异计算出调整量，得到对应的控制指令，对水上平台的高度和角度进行调整；将得到的控制指令发送至液压控制单元，液压控制单元通过驱动液压控制单元的组件，包括液压泵和阀门，执行高度和倾斜角度的物理调整；完成调整后，再次利用水位传感器和倾角传感器获取平台的实际高度和倾斜角度数据，并反馈至智能控制系统，若数据存在偏差，智能控制系统则进行自我校正，直到达到预设目标；采用电源管理模块，确定各传感器、控制单元和执行机构的稳定电源供应；通过通信接口实现智能控制系统内部以及与智能控制系统外部的数据交互，支持信息的及时传递和远程控制，智能控制系统外部包括中央控制系统、远程监控中心；实时监控智能控制系统的运行是否超出安全参数，包括限位开关触发、紧急停止需求，判断操作人员和设备安全；采用诊断与维护功能，获取智能控制系统运行状态和潜在故障的信息，提前预防故障发生，或在故障发生时迅速响应，降低维护成本和系统停机时间。

5.根据权利要求1所述的基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，所述智能控制系统向液压控制单元发送水上平台的调整指令，进而控制液压缸伸缩来对水上平台的垂直高度进行调整，以及控制液压马达对水上平台的水平角度进行调整，具体包括:

当液压控制单元从智能控制系统的电子控制单元接收到调整指令时，液压控制单元对调整指令的信号类型进行识别；

当调整指令的信号类型为数字信号时，液压控制单元使用内置的数字信号处理器或微控制器单元对调整指令进行解析以得出信号值，该信号值包括液压缸的目标位置和速度或平台所需的角度调整；

当调整指令的信号类型为模拟信号时，液压控制单元通过模拟数字转换器将调整指令转换为数字信号的形式；

在转换过程中，液压控制单元根据液压系统的要求调整信号的强度，经过处理和强度调整后，液压控制单元将信号格式化为液压系统能直接使用的控制指令；同时，根据测量得到的控制指令的电压或电流规格，以调整液压控制单元内部电路，匹配所需的信号强度；

若控制指令使用指定的通讯协议，包括CAN或MODBUS，液压控制单元将采用相应的协议解码器进行信号的正确解码，并得到控制数据；

液压控制单元根据控制数据确定液压泵的启动和输出流量，生成所需的压力和流量，驱动液压缸进行伸缩调整；

根据控制指令和液压缸的物理属性，液压控制单元计算出缸的理想伸缩速度和行程长度，通过方向控制阀和流量控制阀调节油液的流向和速率，进行水上平台的垂直高度调整；

液压控制单元根据水上平台的水平角度需求，发送指令至液压马达，通过调节液压马达的转速和输出扭矩，控制水上平台的水平角度；

液压控制单元实时接收来自水位传感器、压力传感器和倾角传感器的数据，监测水上平台当前的高度、压力和倾斜角度，并进行实时调整；

在整个调整过程中，液压控制单元监测水上平台的异常状态，包括：若检测到水上平台处于异常状态，则通过安全阀和保护装置进行响应，所述水上平台的异常状态为过压状态或过热状态；其中，所述过压状态为压力大于预设压力阈值的状态，过热状态为温度大于预设温度阈值的状态；

将液压缸的实时位置信息与限位开关的设定值进行比较，若液压缸的活塞杆移动到预设的极限位置时，则通过液压控制单元将调整控制阀的状态，控制阀包括方向控制阀和流量控制阀，减少或切断流向液压缸的油液，停止活塞杆的伸缩运动；其中，所述限位开关安装于液压缸上，用于对液压缸的最大活动范围进行限制。

6.根据权利要求1所述的基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，所述智能控制系统实时监测水上平台的位姿变化，并根据水上平台的位姿变化确定水上人员的工作位置，以及结合通过北斗定位系统获取到的水上人员的实时位置信息，生成水上人员的水上移动指令，进而通过地面通信单元将水上人员的水上移动指令通过LoRa自组网发送至水上人员的终端设备，以指导水上人员进行相应的水上移动具体包括:

当液压控制单元接收到高度和角度调整的需求时，液压系统或电机启动，改变水上平台至预设的高度和倾斜角度；

所述智能控制系统的数据采集单元与安装于水上平台的加速度计、倾角传感器连接，以实时获取水上平台的移动数据、倾斜角度数据进而根据水上平台的移动数据、倾斜角度数据判断水上平台的实时姿态与期望姿态之间的差异；

以及当水上平台的实时姿态与期望姿态存在偏差时，生成相应的调整指令，以根据相应的调整指令控制液压控制单元对水上平台进行调整；

当水上平台的实时姿态调整到期望姿态后，以使得智能控制系统结合水上平台的位姿变化与水上人员的实时位置信息，生成水上移动指令，以及通过地面通信单元将生成的水上移动指令通过LoRa自组网发送至所有水上人员的终端设备；

水上人员的终端设备接收到水上移动指令时，在显示界面上向水上人员展示移动方向和距离；

若水上人员的终端设备接收到的水上移动指令与预期数据存在偏差，则向所述智能控制系统发送紧急响应以确定偏差因素，进而使得所述智能控制系统判断是否需要发布撤离水上移动指令。

7.根据权利要求1所述的基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，所述智能控制系统根据水上人员的工作位置和通过声呐定位系统获取的水下人员的实时位置信息生成对应的水下移动指令，进而通过地面通信单元发送至水下人员的终端设备，以指导水下人员根据水下移动指令进行水下移动，进而配合水上人员的工作位置具体包括:

通过声呐定位系统实时获取水下人员的当前位置；

所述智能控制系统根据水上人员的工作位置与水下人员的当前位置计算水上人员与水下人员之间的位置差异，进而确定两者的相对距离和方向；

所述智能控制系统根据计算出的水上人员与水下人员之间的位置差异，采用向量场直方图法计算得出水下人员移动的最优方向和最优距离，以将最优方向和最优距离封装至水下移动指令，进而通过地面通信单元将水下移动指令传输给水下人员的终端设备；

当水下人员的终端设备接收到水下移动指令时，水下人员的终端设备通过用户界面以声音或图形或文字指示的方式展示给水下人员，以使得水下人员根据接收到的水下移动指令进行水下移动，以及自身的执行情况反馈回所述智能控制系统；

当所述智能控制系统接收到水下人员反馈的执行情况后，根据水下人员的实时位置和环境变化采用向量场直方图法重新计算并优化水下人员的移动方向和移动距离，并将优化后的水下人员的移动方向和移动距离封装至水下移动指令内，再次通过地面通信单元将调整后的水下移动指令转发给水下人员的终端设备；所述环境变化包括水流变化。

8.根据权利要求1所述的基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，所述智能控制系统根据水下人员与水上平台的实时位置信息，以及对水面风浪与水流速度的监测，对水下人员位姿和路径进行调整具体包括:

当水下人员的当前位置偏离预设路径时，所述智能控制系统向水下人员的终端设备发送调整指令进行纠正；其中，所述调整指令基于水下人员的当前位置与预设路径的偏离程度，计算一个向量调整量而生成的；所述向量调整量用于指示水下人员需要移动的方向和距离，以对水下人员的位置进行纠正偏离并回到预设路径上；

所述智能控制系统获取环境监测系统提供的水面风浪情况和水流速度数据以判断环境条件是否发生变化，以及当环境条件发生变化时，所述智能控制系统调整水下人员的作业计划；

所述智能控制系统获取水下人员携带的加速度计、倾角传感器实时监控到的水下人员的位置信息、姿态信息判断水下人员的位置和姿态是否符合预设安全标准，以及当水下人员的位置和姿态信息符合预设安全标准时，通过浮力控制装置执行水下人员的位置和姿态信息的调整；

所述智能控制系统采用通讯系统同步传输水下人员与水上平台之间的实时数据；若水上平台发生移动，则所述智能控制系统基于水下人员当前位置和水上平台的新位置及水下环境信息使用Dijkstra算法确定水下人员的导航路线；其中，所述水下环境信息包括水流方向和强度；水下人员根据接收到的导航路线，调整水下移动路径或执行指定的操作，该操作为潜水或上浮；其中，调整水下移动路径包括改变前进方向和调整移动速度；根据水流变化和水上平台位置变化，通过水下人员装备中的浮力控制装置动态调整上浮或下潜速度；

若水下人员遇到潜在危险或脱离预定轨迹的情况，则启动紧急响应措施；其中，紧急响应措施包括立即启动应急信号、水下人员定位追踪和快速救援行动；

根据最新的天气和海况预报调整水下人员的作业计划；其中，所述调整水下人员的作业计划包括提前结束潜水操作或调整潜水时间窗口；

通过水下地形和障碍物监测系统获取的信息，判断水下人员当前位置是否靠近物理限制或越过安全边界，若发现风险，则发出警告并指导水下人员调整航向。

9.根据权利要求1所述的基于北斗与LoRa自组网的人员定位方法，其特征在于，所述智能控制系统持续监测水上平台的实时位置信息、高度数据和倾斜角度数据，以及水下人员的实时位置信息，并通过数据融合和安全风险评级动态调整水上人员和水下人员的移动策略，进而将调整后的移动策略通过地面通信单元发送至相应人员的终端设备具体包括:

所述智能控制系统通过北斗定位系统获取水上平台的三维坐标信息以及通过倾角传感器获取水上平台的倾斜角度数据，进而得到水上平台的当前姿态信息；所述水上平台的三维坐标信息包括经度、维度和深度；

所述智能控制系统通过声呐定位系统实时获取水下人员的实时位置信息；所述智能控制系统还根据获取的水上平台的三维坐标信息、当前姿态信息和水下人员的实时位置信息，通过卡尔曼滤波进行数据融合，得到作业场景监测视图；所述智能控制系统还根据融合后的监测视图的数据，判断当前作业环境是否存在潜在危险；当结果显示当前作业环境存在潜在危险时，则根据预先定义的风险评级标准对作业环境的安全风险进行评级，确定当前作业区域的风险等级，风险等级包括高、中和低；根据安全风险评级结果，结合水上人员和水下人员当前位置、目标位置、高风险区域和水流信息，使用Dijkstra算法，动态调整水上人员和水下人员的移动策略，优化作业路径；

通过地面通信单元，将调整后的移动策略传输到水上人员和水下人员的终端设备；若终端设备接收到新的移动策略并发出相应的报警信号，作业人员根据新移动策略调整位置和行动；若监测到的风险等级超过预设风险阈值，则发出警告信号，并激活应急响应机制，采取降低作业风险的措施；智能控制系统还通过监测水上平台的倾斜角度数据，评估水上人员作业的安全风险具体包括：根据在水上平台上部署的倾角传感器，测量水上平台在三维空间中X轴的倾斜角度、Y轴的倾斜角度，Z轴的倾斜角度；采用倾角传感器的数据，通过计算不同时间戳之间的倾斜角度变化，获取倾斜角度变化率，判断水上平台的倾斜角度变化率是否大于预设变化率阈值；

通过环境传感器的数据，包括风速、风向、波浪高度和流速，使用皮尔逊相关系数的方法，评估环境条件与水上平台倾斜数据之间的关系；获取平台上设备、货物和人员的载荷分布信息，通过力学计算公式，/>，计算平台的整体重心位置，其中，/>、/>和/>分别是平台重心在X轴，Y轴，Z轴上的位置，/>是第i个载荷的重量，/>，/>和/>是该载荷相对于平台参考点的坐标位置；

根据重心位置和平台设计参数，使用力矩计算公式评估载荷分布对平台稳定性，/>是载荷导致的力矩，/>是载荷到重心的水平距离；将当前倾斜角度数据与历史数据进行对比，使用孤立森林算法进行模型训练，判断平台的倾斜行为是否存在异常变化；获取连续的倾斜角度数据及其时间戳，使用ARIMA算法进行模型训练，预测未来预设时间段内平台的倾斜角度变化趋势；若监测到的倾斜角度数据超过设定的安全阈值，则参照预定的应急预案执行，应急预案包括应对措施、撤离程序和安全措施；

智能控制系统还通过监测水上平台与水下人员的相对位置数据，评估水下人员作业的安全风险具体包括：根据水下人员的初始位置和计划潜水路径，获取水下人员潜入水中的起始时间和预定潜水深度；

通过北斗定位系统实时监测水下人员的三维位置坐标，包括深度和水平距离，并计算水下人员与水上平台的相对距离；采用声纳定位系统监测水下人员的潜水速度，潜水速度包括上升、下潜和水平移动速度，并获取水下人员的当前潜水时间；其中，水下人员的当前潜水时间包括已停留的时长和计划总时长；

通过对比实际潜水时间与计划潜水时间，得到水下人员是否按计划进行作业的信息；通过水文数据获取装置，获取当前作业区域的水流和洋流状况，评估是否存在被水流推离作业区域的风险；通过水下摄像设备获取并评估能见度数据，判断现场能见度是否满足安全作业需求；

通过监测潜水设备的工作状态，包括呼吸器、水下通讯设备、定位装置，确定设备是否处于正常工作状态，以及水下人员是否有充足的气源继续作业或安全返回；

通过生命体征监测设备，获取水下人员的心跳、血压、氧气消耗率数据，评估水下人员的生理状况，识别水下人员生理异常情况；获取潜水计划和任务信息，通过比较水下人员的实时位置与预定计划，判断是否遵守计划作业；在监测到潜水作业中的潜在风险时，评估紧急情况预案的适用性和水下人员的应急响应能力；通过表层气象站获取天气状况数据，结合潜水作业实时情况，评估恶劣天气对作业安全的影响；结合潜水作业的实时情况，动态调整风险管理措施和应急预案。