CN213417887U - 一种地下综合管廊高精度定位系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种地下综合管廊高精度定位系统，包括定位硬件层，所述定位硬件层包括定位微标签和设置于地下综合管廊中的定位微基站，所述定位微基站与定位微标签通过UWB信号无线连接；所述地下综合管廊包括狭长场景和复杂环境的专业仓室，对于所述狭长场景中的人员定位，所述定位微基站采用一维定位方式部署；对于所述复杂环境的专业仓室内，所述定位微基站采用二维或三维定位方式部署，本实用新型实现地下综合管廊定位全覆盖和满足定位精度要求的同时，合理部署定位微基站。
Description
技术领域
本实用新型涉及地下管廊定位技术领域，尤其涉及一种地下综合管廊高精度定位系统。
背景技术
现有无线定位技术中基于超宽带(UWB)的无线定位技术，是近年来新兴的一项全新的、与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有3.1～10.6GHz量级的带宽，在无线室内定位领域具有良好的前景。但基站部署情况影响定位系统的覆盖率和定位精度，基站部署太密集，增加了基站部署成本和没必要的工程实施工作量，基站部署太稀疏，无法实现无线定位全覆盖，无法保证定位精度，因此，需要根据地下综合管廊的实际情况合理部署，实现地下综合管廊的无线定位全覆盖，满足所需的定位精度，并减少没必要的基站部署工作量。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
基于上述问题，本实用新型提供一种地下综合管廊高精度定位系统，通过合理部署实现地下综合管廊的无线定位全覆盖和满足所需的定位精度。
(二)技术方案
基于上述的技术问题，本实用新型提供一种地下综合管廊高精度定位系统，包括定位硬件层，所述定位硬件层包括定位微标签和设置于地下综合管廊中的定位微基站，所述定位微基站与定位微标签通过UWB信号无线连接；所述地下综合管廊的狭长场景中，包括沿管廊长度方向设置的所述定位微基站，每两个相邻的定位微基站相隔一段距离。
进一步的，所述狭长场景包括第一防火分区、第二防火分区、第三防火分区和第四防火分区，所述第一防火分区和第三防火分区分别设置一个第一定位微基站A，所述第二防火分区和第四防火分区分别设置两个第二定位微基站B1和B2，所述第一防火分区和第三防火分区的定位精度在2米以内，所述第二防火分区和第四防火分区的定位精度在50厘米以内。
进一步的，所述第三防火分区和第四防火分区分别还包括一个第三定位微基站C，所述第三防火分区和第四防火分区中有拐角，所述第三定位微基站C位于所述拐角处。
进一步的，所述第一定位微基站A位于所在的防火分区的沿管廊长度方向的中间位置。
进一步的，所述第二定位微基站B1和B2在所在的防火分区中沿管廊长度方向均匀分布。
进一步的，所述第一定位微基站A、第二定位微基站B1和B2与第三定位微基站C的规格均相同。
进一步的，所述定位微标签由在地下综合管廊中需要定位的人员、设备、车辆携带。
进一步的，所述定位系统还包括网络连接层、数据解算层；所述网络连接层包括汇聚交换机；所述数据解算层包括用于实现定位微标签的位置计算的解算服务器；所述定位微基站依次与所述汇聚交换机、解算服务器连接。
进一步的，所述汇聚交换机位于网络机柜，所述解算服务器位于中心机房。
进一步的，所述定位系统还包括针对客户的需求，完成业务层面的呈现的应用层，所述应用层位于监控中心。
(三)有益效果
本实用新型的上述技术方案具有如下优点：
(1)本实用新型针对地下综合管廊的定位微基站部署，对地下综合管廊的区域特征分别采用一维或多维定位方式，并在大拐弯处增加定位微基站，实现地下综合管廊的无线定位全覆盖的同时；
(2)本实用新型在无线定位全覆盖的基础上，根据定位精度要求的不同，对定位微基站采用不同的部署密度；
(3)本实用新型在满足无线定位全覆盖和满足定位精度要求的同时，合理减少定位微基站的使用，减少部署成本和工程实施工作量。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1为本实用新型实施例的一种地下综合管廊高精度定位系统的框架图；
图2为本实用新型实施例的地下综合管廊的狭长场景的定位微基站的位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
一种地下综合管廊高精度定位系统如图1所示，包括定位硬件层、网络连接层、数据解算层和应用层，所述定位硬件层是无线定位系统实现定位功能的主体部分，包括定位微基站和定位微标签，定位微标签由室内活动人员、设备、车辆携带，定位微基站设置于地下综合管廊中，所述定位微基站与定位微标签通过UWB信号无线连接；所述网络连接层包括位于网络机柜的汇聚交换机，用于将定位微基站的采集数据回传到数据中心；所述数据解算层包括位于中心机房的具备解算引擎并连接数据库的解算服务器，用于实现定位微标签的位置计算；所述应用层位于监控中心，针对客户的需求，完成业务层面的呈现，包括实时定位、历史回放、数字围栏、人员管理和系统配置；所述定位微基站依次与所述汇聚交换机、所述解算服务器连接。
本实用新型采用的无线定位技术为UWB超宽带无线定位技术，具有3.1～10.6GHz量级的宽带，可以提供最优达10cm级、一般遮挡下30cm定位精度，可多区域级联、跨区域漫游、多楼层定位，自适应地实现1D、2D、3D定位，以及存在性检测；本UWB的无线脉冲电磁波，使用脉冲宽度为ns级的无线脉冲信号作为定位载波，是无线定位领域的定位精度最高，性能最为稳定的技术。在频域上，由于其占用的频带较宽，且无线功率密度较低，对于其他的无线设备来说相当于噪声信号，不会对其造成干扰，也加强了自身的抗干扰性。非民用的超高频率的使用也使得暴力破解难度几何级的增加。在定位精度和安全性上非常匹配市政管廊的项目需求。UWB无线定位系统使用先进的超窄脉冲精确测量飞行时间技术，实现了底层的精确测距/计时；结合位置解算算法，实现了上层的精确定位。在算法方面采用TDOA定位算法，通过皮秒级定位微基站网络时间同步精度确保测距的准确性。
所述地下综合管廊包括狭长场景和复杂环境的专业仓室。
对于狭长场景中的人员定位，采用一维定位方式，如图2所示，即在狭长场景中，管理者更加关注人员在管廊长度方向(x轴方向，即沿着管廊伸展方向)上的精确位置，而并不关心人员是靠管廊左边还是右边，因此，沿管廊长度方向设置定位微基站，每两个相邻的定位微基站相隔一段距离，即可实现人员在管廊长度方向上的精准定位，减少了定位微基站的使用数量和工程实施工作量。
所述狭长场景包括不同长度的具有不同定位精度的防火分区，包括第一防火分区、第二防火分区、第三防火分区和第四防火分区，所述第一防火分区和第三防火分区要求定位精度不存在一般遮挡时在1米以内，存在一般遮挡时定位精度在2米以内，所述第二防火分区和第四防火分区要求定位精度不存在一般遮挡时在30厘米以内，存在一般遮挡时定位精度在50厘米以内，因此，在所述第一防火分区和第三防火分区的沿管廊长度方向的中间位置或靠近中间位置设置一个第一定位微基站A，第二防火分区和第四防火分区沿管廊长度方向均匀设置两个第二定位微基站B1和B2。
而第一防火分区和第二防火分区中没有拐角，即第一防火分区中的第一定位微基站A或第二防火分区中的第二定位微基站B1或B2与相邻的定位微基站A、B1或B2之间没有拐角；第三防火分区和第四防火分区中有拐角，且第三防火分区中的第一定位微基站A或第四防火分区中的第二定位微基站B1或B2与相邻的定位微基站A、B1或B2之间有拐角，若与相邻的定位微基站之间有拐角，则影响相邻定位微基站间的视距通信，因此，第三防火分区和第四防火分区的拐角处设置一个第三定位微基站C。从而实现管廊的无线定位的全覆盖。所述第一定位微基站A、第二定位微基站B1和B2与第三定位微基站C的规格均相同。
对于在较大空间环境的复杂环境的专业仓室内，则需要考虑增加定位微基站进行二维甚至三维定位方式，定位微基站数量则需要成倍增加，具体数量需要根据实际环境确定，以便准确的了解人员或者重要物资的精确定位情况。
考虑到该项目的标杆性、后续的推广潜力、AI扩展性以及集成创新需求，因此将应用层实现功能根据开发工作量分为基本功能、增值功能和扩展功能，基本功能为现有软件中已经开发成熟的功能，只需要做少量配置工作即可交付使用，增值功能为根据项目特点可增加的关于大数据计算和统计的数据汇总功能，便于提高后续运营的管理效率和大数据分析能力。扩展功能为结合项目中关于人员和物资定位可能涉及的软件和新型硬件开发的需求，从而形成更具应用场景特色的独特且更具AI特性的增强性解决方案。
综上可知，通过上述的一种地下综合管廊高精度定位系统，具有以下优点：
(1)本实用新型针对地下综合管廊的定位微基站部署，对地下综合管廊的区域特征分别采用一维或多维定位方式，并在大拐弯处增加定位微基站，实现地下综合管廊的无线定位全覆盖的同时；
(2)本实用新型在无线定位全覆盖的基础上，根据定位精度要求的不同，对定位微基站采用不同的部署密度；
(3)本实用新型在满足无线定位全覆盖和满足定位精度要求的同时，合理减少定位微基站的使用，减少部署成本和工程实施工作量。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (8)
1.一种地下综合管廊高精度定位系统，其特征在于，包括定位硬件层，所述定位硬件层包括定位微标签和设置于地下综合管廊中的定位微基站，所述定位微基站与定位微标签通过UWB信号无线连接；所述地下综合管廊的狭长场景中，包括沿管廊长度方向设置的所述定位微基站，每两个相邻的定位微基站相隔一段距离；
所述狭长场景包括第一防火分区、第二防火分区、第三防火分区和第四防火分区，所述第一防火分区和第三防火分区分别设置一个第一定位微基站A，所述第二防火分区和第四防火分区分别设置两个第二定位微基站B1和B2，所述第一防火分区和第三防火分区的定位精度在2米以内，所述第二防火分区和第四防火分区的定位精度在50厘米以内；
所述第三防火分区和第四防火分区分别还包括一个第三定位微基站C，所述第三防火分区和第四防火分区中有拐角，所述第三定位微基站C位于所述拐角处。
2.根据权利要求1所述的一种地下综合管廊高精度定位系统，其特征在于，所述第一定位微基站A位于所在的防火分区的沿管廊长度方向的中间位置。
3.根据权利要求1所述的一种地下综合管廊高精度定位系统，其特征在于，所述第二定位微基站B1和B2在所在的防火分区中沿管廊长度方向均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种地下综合管廊高精度定位系统，其特征在于，所述第一定位微基站A、第二定位微基站B1和B2与第三定位微基站C的规格均相同。
5.根据权利要求1所述的一种地下综合管廊高精度定位系统，其特征在于，所述定位微标签由在地下综合管廊中需要定位的人员、设备、车辆携带。
6.根据权利要求1所述的一种地下综合管廊高精度定位系统，其特征在于，所述定位系统还包括网络连接层、数据解算层；所述网络连接层包括汇聚交换机；所述数据解算层包括用于实现定位微标签的位置计算的解算服务器；所述定位微基站依次与所述汇聚交换机、解算服务器连接。
7.根据权利要求6所述的一种地下综合管廊高精度定位系统，其特征在于，所述汇聚交换机位于网络机柜，所述解算服务器位于中心机房。
8.根据权利要求1所述的一种地下综合管廊高精度定位系统，其特征在于，所述定位系统还包括针对客户的需求，完成业务层面的呈现的应用层，所述应用层位于监控中心。
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| CN202021238784.9U CN213417887U (zh) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | 一种地下综合管廊高精度定位系统 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114071354A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-18 | 国能神东煤炭集团有限责任公司 | 一种基于拓扑地图的多模态uwb定位方法及系统 |
| CN114167350A (zh) * | 2021-12-08 | 2022-03-11 | 华清科盛(北京)信息技术有限公司 | 一种仓储标签定位方法和系统 |
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