CN204596181U - 基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统，该系统包括定位标签、无线车载定位基站及车载显示预警终端。所述定位标签设置于待定位人员身上或其随身携带物品上。所述无线车载定位基站设置于车辆上，与定位标签无线通讯连接。所述车载显示预警终端安装于所述车辆的驾驶室内，通讯连接无线车载定位基站。本实用新型中无线车载定位基站和定位标签利用UWB测距传感器完成人员定位，实现了对车辆周界危险区域人员的实时相对位置定位，定位精度高，一般在30cm左右，满足对车辆周界危险区域人员定位的精度需要，并在车辆和人员两端作出预警，保障了工程车辆作业时形成的危险区域中人员的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种定位预警系统，尤其涉及一种基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统。
背景技术
大型作业车辆如矿山工程车辆、井下挖掘车辆、工厂运输叉车等在工作时，环境恶劣，工况复杂，噪音大，货物较多等不利因素将严重影响驾驶员视野和听力范围，驾驶员无法实时了解车辆周围人员的位置状况，从而形成比较大的危险区域，给工作人员带来很大安全隐患。为了保障人员安全，驾驶员实时了解车辆周界危险区域人员的位置信息显得尤为重要，但是，现有的几种定位预警方式还存在如下不足：一、定位精度低。传统固定危险区域定位方式主要有基于RFID、ZIGBEE、CSS等定位系统。对于RFID系统而言，只能进行区域定位，不能连续监测，无精度可言；对于ZIGBEE系统而言，主要采用场强定位，抗干扰能力差，定位精度在5-10米；对于CSS系统而言，采用TWR定位，但是由于使用频率为2.4G，定位精度在2-3米，对车辆而言精度远达不到要求。二、多采用单种技术定位，即通过单一传感器实现，未用多种传感器进行联合定位，降低了定位精度。三、不能实现移动测距。传统的危险区域定位预警系统均为基于固定环境的定位，无法满足高速行驶车辆对实时性定位的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于通过一种基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统，其包括定位标签、无线车载定位基站及车载显示预警终端；所述定位标签设置于待定位人员身上或其随身携带物品上；所述无线车载定位基站设置于车辆上，与定位标签无线通讯连接；所述车载显示预警终端安装于所述车辆的驾驶室内，通讯连接无线车载定位基站；其中，所述定位标签包括处理器、电源模块、超宽带(UltraWideband，UWB)测距传感器、电池、振动传感器、加速度传感器以及天线，所述处理器电连接所述电源模块、UWB测距传感器、电池、振动传感器、加速度传感器、天线，电池电连接电源模块；所述无线车载定位基站包括处理器、电源模块、UWB测距传感器、网络通讯模块、串行通信模块、无线通信模块、天线，所述电源模块、UWB测距传感器、网络通讯模块、串行通信模块、无线通信模块、天线与所述处理器电性连接；所述车载显示预警终端包括处理器、电源模块、显示模块、按键组、串行通信模块、无线通信模块、蜂鸣器模块，所述处理器电连接所述电源模块、显示模块、按键组、串行通信模块、无线通信模块、蜂鸣器模块。
特别地，所述定位标签还包括LED指示灯，与处理器电性连接。
特别地，所述串行通信模块选用RS485通讯模块，所述无线通信模块选用ZIGBEE模块。
本实用新型提出的基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统具有如下优点：一、无线车载定位基站和定位标签利用UWB测距传感器完成人员定位，与传统的ZIGBEE场强测距、CSS TWR测距技术相比，超宽带(UWB)测距技术频率高，带宽大，精度高及穿墙性能好，且无线车载定位基站和车载显示预警终端均安装在车辆上，实现了对车辆周界危险区域人员的实时相对位置定位，定位精度高，一般在30cm左右，满足对车辆周界危险区域人员定位的精度需要。二、定位标签中嵌入有加速度传感器以辅助判断人员的运动趋势，提高了定位的精度和实时性。三、定位标签可以通过振动的方式及时提醒处于车辆周界危险区域的人员，车载显示预警终端可以通过蜂鸣器模块的声音报警、显示模块的图像提示提示驾驶员，满足实际的应用需求。四、定位标签的设置位置灵活，可佩带在待定位人员身上或其随身携带物品(如安全帽)上，不影响人员的作业流程，使用方便。
附图说明
图1为本实用新型实施例一提供的基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统结构示意图；
图2为本实用新型实施例二提供的基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的定位标签的结构框图；
图4为本实用新型实施例提供的无线车载定位基站的结构框图；
图5为本实用新型实施例提供的车载显示预警终端的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，不是旨在于限制本实用新型。
在实际应用中本实用新型有两种工作模式可选：车辆周界危险区域测距报警模式和车辆周界危险区域定位报警模式。
实施例一：车辆周界危险区域测距报警模式
如图1所示，图1为本实用新型实施例一提供的基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统结构示意图。
本实施例中基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统具体包括若干个定位标签101、一台无线车载定位基站102及一台车载显示预警终端103。所述定位标签101设置于待定位人员身上或其随身携带物品上，于本实施例中定位标签101设置于待定位人员经常佩戴的安全帽内，这样既不影响人员的作业流程，又能避免忘记携带，使用方便。所述无线车载定位基站102设置于车辆104上，与定位标签103无线通讯连接。所述车载显示预警终端103安装于所述车辆104的驾驶室内，通讯连接无线车载定位基站102。其中，车辆周界危险区域测距报警模式的测距精度在30cm左右。
实施例二：车辆周界危险区域定位报警模式
如图2所示，图2为本实用新型实施例二提供的基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统结构示意图。
本实施例中基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统具体包括若干个定位标签201、四台无线车载定位基站202及一台车载显示预警终端203。所述定位标签201设置于待定位人员身上或其随身携带物品上，于本实施例中定位标签201设置于待定位人员经常佩戴的安全帽内，这样既不影响人员的作业流程，又能避免忘记携带，使用方便。所述四台无线车载定位基站202设置于车辆204的四个角上，与定位标签201无线通讯连接。无线车载定位基站202实时获取周围携带定位标签201的人员信息，通过无线或者有线的方式与车载显示预警终端203进行数据交互。所述车载显示预警终端203安装于所述车辆204的驾驶室内，通讯连接无线车载定位基站202。车载显示预警终端203用于显示报警信息，用于提醒驾驶员规避安全隐患。无线车载定位基站202获取周围人员携带的定位标签201的距离信息之后，车载显示预警终端203计算出定位标签201的位置，显示在屏幕上，并判断是否在报警范围内，作出预警。车载显示预警终端203可设置多个报警范围，以满足各种不同的应用场景需要。其中，车辆周界危险区域定位报警模式的定位精度在30cm左右。
如图3所示，本实施例中所述定位标签(101,201)包括处理器301、电源模块302、UWB测距传感器303、电池304、振动传感器305、加速度传感器306以及天线307。所述处理器301电连接所述电源模块302、UWB测距传感器303、电池304、振动传感器305、加速度传感器306、天线307，电源模块302电连接电池304。在本实施例中，所述定位标签(101,201)还包括LED指示灯308，其与处理器301电性连接，可用于指示定位标签(101,201)的工作状态或在报警时闪烁提示作业人员。工作时，所述电源模块302用于调节电池304输出的电能，为定位标签(101,201)供电。所述加速度传感器306用于判断当前人员状态并发送至处理器301，处理器301通过天线307定时发送定位请求数据，在无线车载定位基站(102,202)检测到以后，与定位标签(101,201)进行数据交互及测距。
如图4所示，所述无线车载定位基站(102,202)包括处理器401、电源模块402、UWB测距传感器403、网络通讯模块404、串行通信模块405、无线通信模块406、天线407。所述电源模块402、UWB测距传感器403、网络通讯模块404、串行通信模块405、无线通信模块406、天线407与所述处理器401电性连接。于本实施例中所述串行通信模块405选用RS485模块，所述无线通讯模块406选用ZIGBEE模块,。工作时，所述电源模块402用于管理车载电源输出的电能，为无线车载定位基站(102,202)供电。UWB测距传感器403经由天线407接收到定位标签(101,201)的信息之后，处理器401实时发送测距命令，获取无线车载定位基站(102,202)与定位标签(101,201)的距离信息，通过RS485模块或者ZIGBEE模块发送至车载显示预警终端(103,203)。无线车载定位基站(102,202)的参数(如测距频率、上报设备地址等)由网络通讯模块404通过网络设置。
如图5所示，所述车载显示预警终端(103,203)包括处理器501、电源模块502、显示模块503、按键组504、串行通信模块505、无线通信模块506、蜂鸣器模块507。所述处理器501电连接所述电源模块502、显示模块503、按键组504、串行通信模块505、无线通信模块506、蜂鸣器模块507。于本实施例中所述串行通信模块505选用RS485模块，所述无线通讯模块504选用ZIGBEE模块,。工作时，所述电源模块502用于管理车载电源输出的电能，为车载显示预警终端(103,203)供电。车载显示预警终端(103,203)经由RS485模块或者ZIGBEE模块接收到无线车载定位基站(102,202)的测距信息，通过处理器501运算，获取到定位标签(101,201)相对车辆的位置信息，经由显示模块503提示驾驶员，处理器501判断定位标签(101,201)在报警范围内，则经由蜂鸣器模块507发出报警信息。所述按键组504用于设定危险区域报警范围的大小。
本实用新型的技术方案优点如下：一、无线车载定位基站和定位标签利用UWB测距传感器完成人员定位，与传统的ZIGBEE场强测距、CSS TWR测距技术相比，超宽带(UWB)测距技术频率高，带宽大，精度高及穿墙性能好，且无线车载定位基站和车载显示预警终端均安装在车辆上，实现了对车辆周界危险区域人员的实时相对位置定位，定位精度高，一般在30cm左右，满足对车辆周界危险区域人员定位的精度需要。二、定位标签中嵌入有加速度传感器以辅助判断人员的运动趋势，提高了定位的精度和实时性。三、定位标签可以通过振动的方式及时提醒处于车辆周界危险区域的人员，车载显示预警终端可以通过蜂鸣器模块的声音报警、显示模块的图像提示提示驾驶员，满足实际的应用需求。四、定位标签的设置位置灵活，可佩带在待定位人员身上或其随身携带物品(如安全帽)上，不影响人员的作业流程，使用方便。本实用新型将精准定位技术应用大型作业车辆周界危险区域人员定位预警中，在无法解决视觉死角问题的前提下，保障了作业车辆周围人员的安全。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型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实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (3)
1.一种基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统，其特征在于，包括定位标签、无线车载定位基站及车载显示预警终端；所述定位标签设置于待定位人员身上或其随身携带物品上；所述无线车载定位基站设置于车辆上，与定位标签无线通讯连接；所述车载显示预警终端安装于所述车辆的驾驶室内，通讯连接无线车载定位基站；其中，所述定位标签包括处理器、电源模块、超宽带测距传感器、电池、振动传感器、加速度传感器以及天线，所述处理器电连接所述电源模块、UWB测距传感器、电池、振动传感器、加速度传感器、天线，电池电连接电源模块；所述无线车载定位基站包括处理器、电源模块、UWB测距传感器、网络通讯模块、串行通信模块、无线通信模块、天线，所述电源模块、UWB测距传感器、网络通讯模块、串行通信模块、无线通信模块、天线与所述处理器电性连接；所述车载显示预警终端包括处理器、电源模块、显示模块、按键组、串行通信模块、无线通信模块、蜂鸣器模块，所述处理器电连接所述电源模块、显示模块、按键组、串行通信模块、无线通信模块、蜂鸣器模块。
2.根权利要求1所述的基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统，其特征在于，所述定位标签还包括LED指示灯，与处理器电性连接。
3.根据权利要求1或2任一项所述的基于超宽带技术的车辆周界危险区域人员定位预警系统，其特征在于，所述串行通信模块选用RS485通讯模块，所述无线通信模块选用ZIGBEE模块。
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