一種人員定位系統的製作方法

2023-06-17 13:15:01 1

一種人員定位系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種人員定位系統，包括人員定位通信基站(1)、人員定位便攜終端(2)、定位信標(3)和人員定位伺服器（4），定位信標（3）根據需要安裝於固定位置，該定位信標（3）具有與其安裝位置信息關聯的唯一編號，並周期性以無線方式向人員定位便攜終端(2)發送其編號信息；人員定位便攜終端（2）由人員攜帶，該人員定位便攜終端（2）實時接收各個定位信標（3）發送的編號信息，處理得到當前位置信息向攜帶人員進行顯示並發送給人員定位伺服器（4）。本發明提供的一種系統，系統組成簡單，設備種類少，可以根據需要滿足不同的場景對應的不同的定位精度要求。
【專利說明】一種人員定位系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及定位於無線傳感領域，具體涉及一種人員定位系統。
【背景技術】
[0002]與人員定位系統或方法相關的國內發明專利近百項，涉及RFID、Zigbee、W1-F1、UffB等多種技術體制以及諸如基於編碼、場強、相位計算等多種定位技術。這些定位系統的基本架構均為固定部署定位基站，人員攜帶定位標籤，定位基站接收來自人員攜帶的定位標籤的信息，根據其場強、相位、標籤序列碼等信息進行識別與定位，識別與定位的計算通過中心伺服器完成。這種架構適合於固定環境、高人員密度的場景如煤礦、工廠，這種架構的缺點在於:(1)其定位精度的提高依賴於增加定位基站的部署密度，由於基站間的組網多是通過光纜、總線等有線傳輸方式其需要外部電源供電，導致提高定位精度所需的投資、線纜架設等工程量、工程建設周期迅速變大。(2)人員所攜帶的定位標籤智能程度低，只有在中心的管理者可以看到人員的位置情況，定位標籤攜帶者本人並不能獲悉自身及周邊的位置信息，無法實現導航的功能，對迷路或不熟悉周邊場景的人員無法提供幫助，對進入或接近類似「禁區」的人員也無法實時通知。(3)所有關於位置信息的計算均依賴中心伺服器，伺服器一旦失聯或宕機，系統即陷於癱瘓。
[0003]例如，中國專利CN102523621A公開了一種井下人員定位系統，它由地面監控中心，傳輸基站，光纖，網關結點，總線，信標結點，訓練結點和移動結點組成。信標結點在巷道內按區塊布設，人員攜帶移動結點，移動結點讀取信標結點的信號並對接收到的信標結點的定位信息進行處理，並上傳至地面監控中心與其定位模式數據進行匹配計算，實現定位；訓練結點用於測量、獲取、修正定位模式數據。但是，(I)首先該系統的複雜程度高，由多達8個部分組成；(2)其次系統的構建需要敷設光纖、總線等有線傳輸媒介，工程量大且難以快速部署，對於不便於架設線纜的移動環境或惡劣環境難以適用；(3)再者其移動結點的定位依賴地面監控中心的匹配計算，一旦系統與地面監控中心失聯，終端則無法實現定位，
[4]其移動結點的智能程度低，終端不具備本地實時處理與顯示能力，移動節點的攜帶者不能看到自己所在位置，進而不具備導航的能力，一旦迷路即使攜帶移動節點也沒用；(5)其定位精度的提高需要依賴訓練結點對巷道中每一個區塊採集信號，建立模式數據，操作複雜且定位精度易受現場環境中不斷變化的溫溼度、遮擋、電磁環境的影響。綜上所述，該系統的複雜性高、可移動性差，不具備快速部署的特點。因此，需要提供一種更為簡單、可靠、快速、智能的技術，以便實現對定位信息的迅速、有效的使用。

【發明內容】

[0004]本發明針對現有技術的不足，提供一種人員定位系統，包括人員定位通信基站
(I)、人員定位便攜終端(2)、定位信標(3)和人員定位伺服器(4)；
[0005]所述人員定位通信基站(I)與所述人員定位伺服器(4)相互連接通信；所述人員定位通信基站(I)與所述人員定位便攜終端(2)組成無線網格網，所述人員定位便攜終端(2)通過所述無線網格內的任意一個所述人員定位通信基站(I)實現與所述人員定位伺服器(4)之間的相互通信；
[0006]所述定位信標(3)根據需要安裝於固定位置，所述定位信標(3)具有與其安裝位置信息關聯的唯一編號，並周期性以無線方式向所述人員定位便攜終端(2)發送其編號信息；
[0007]所述人員定位便攜終端(2)由人員攜帶，所述人員定位便攜終端(2)實時接收各個所述定位信標(3)發送的編號信息，處理得到當前位置信息向攜帶人員進行顯示並發送給所述人員定位伺服器(4)。
[0008]本發明提供的第一優選實施例中:所述人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2 )和定位信標(3 )均使用電池供電。
[0009]本發明提供的第二優選實施例中:通過設置所述定位信標(3)的密度和信標無線發射功率滿足不同定位系統的不同精度要求；對於定位精度要求高的區域加大所述定位信標(3)的安裝密度、降低所述定位信標(3)的發射功率；對於定位精度低的區域減少所述定位信標(3)的安裝密度並提高所述定位信標(3)的發射功率。
[0010]本發明提供的第三優選實施例中:所述人員定位便攜終端(2)根據收到的各所述定位信標(3)的編號信息對應出各所述定位信標(3)的位置坐標，以收到的各定位信標(3)場強的平方調整後作為加權係數，對收到的各定位信標(3)的位置進行加權平均，得到各所述定位信標(3)人員定位便攜終端(2)的當前位置信息；
[0011]所述人員定位便攜終端(2)根據當前位置的屬性給出導航與提示信息，包括進入任意區域的權限或注意事項。
[0012]本發明提供的第四優選實施例中:所述定位信標(3)具有休眠和喚醒機制，所述人員定位便攜終端(2)工作時周期性的發送喚醒報文，喚醒所述人員定位便攜終端(2)喚醒範圍內的所述定位信標(3)，所述喚醒後的定位信標(3)周期性向所述人員定位便攜終端(2)發送其編號信息。
[0013]本發明提供的第五優選實施例中:所述人員定位通信基站(I)具有休眠和喚醒機制；
[0014]所述人員定位通信基站(I)在完成基站之間的初始化通信連接建立過程後，在設定時間內如沒有接收到所述人員定位便攜終端(2)的信息則所述人員定位便攜終端(2)進入休眠狀態以節省用電；
[0015]在所述人員定位通信基站(I)的無線覆蓋範圍內有所述人員定位便攜終端(2 )進入時，所述人員定位通信基站(I)由所述進入的人員定位便攜終端(2)發送的喚醒報文喚醒，所述人員定位便攜終端(2)通過所述喚醒後的人員定位通信基站(I)實現與所述人員定位伺服器(4)之間的相互通信。
[0016]本發明提供的第六優選實施例中:所述人員定位伺服器(4)與各個所述人員定位便攜終端(2)通信，接收、處理、顯示、存儲各個所述人員定位便攜終端(2)的定位信息，並可向所述人員定位便攜終端(2)下發信息，所述下發信息包括定位信標(3)位置的更新信
息與簡訊。
[0017]本發明提供的第七優選實施例中:所述人員定位伺服器(4)具備多種通訊接口，提供數據通訊服務，包括基於乙太網的遠程定位實時數據通訊服務、遠程資料庫定位信息存儲服務。
[0018]本發明提供的第八優選實施例中:所述人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2)和定位信標(3)之間的無線通信採用IEEE802.15.4協議。
[0019]本發明提供的一種人員定位系統，相對於最接近的現有技術的有益效果包括:
[0020]1、本發明提供的一種人員定位系統，包括人員定位通信基站、人員定位便攜終端、定位信標和人員定位伺服器，組成簡單，設備種類少；定位系統中的人員攜帶人員定位便攜終端，該人員定位便攜終端不需要依賴中心定位伺服器就具備本地實時定位處理、響應與顯示能力，也即具備導航功能，可以實時顯示當前位置與場景的屬性信息，使得人員可以實時看到自己所在的位置，進入特殊區域時或靠近特殊目標時可以獲得相應的提示或告警。
[0021]2、人員定位通信基站、人員定位便攜終端和定位信標採用電池供電，全無線組網、全電池供電的特性使得系統具備快速部署、方便遷移的特點，對傳輸光纜等線纜、設備供電電纜、取電點等通信基礎設施無要求，適用於惡劣環境或移動場景下的部署。
[0022]3、定位信標的部署可以根據不同場景對定位精度的不同要求靈活調整，對於定位精度要求高的區域如室內可以密集布放定位信標或降低信標發射功率，對於定位精度要求低的區域如通道可以少布信標並提高信標發射功率，以降低系統成本，定位信標的成本低且採用電池供電，增減、安裝非常方便，特別適用於諸如石油石化、礦山、國防地下工事等大場景範圍、低人員密度、高精度要求的定位場景。
[0023]4、人員定位通信基站和定位信標具有休眠和喚醒機制，減少功耗，系統的低功耗技術以及對信標與基站的休眠喚醒機制使得採用全電池供電可以運行長達半年以上。
[0024]5、定位終端還可以與中心定位伺服器雙向通信，上傳位置信息、呼叫信心，接收下發信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]如圖1所示為本發明提供的一種人員定位系統的結構的實施例的示意圖；
[0026]其中，1為人員定位通信基站；2為人員定位便攜終端；3為定位信標；4為人員定位伺服器。
【具體實施方式】
[0027]下面根據附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0028]本發明提供一種人員定位系統，其結構的實施例的示意圖如圖1所示，由圖1可知，該系統包括人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2)、定位信標(3)和人員定位伺服器(4)。人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2)和定位信標(3)的數量不受限制，可以根據需要人為設定，圖中的實施例給出的是包含3個人員定位通信基站(I)、2個人員定位便攜終端(2)和6個定位信標(3)的情況。
[0029]人員定位通信基站(I)與人員定位伺服器(4)相互連接通信，人員定位通信基站
(I)與人員定位便攜終端(2)組成無線網格網，人員定位便攜終端(2)通過無線網格內的任意一個人員定位通信基站(I)實現與人員定位伺服器(4)之間的相互通信。
[0030]定位信標(3)根據需要安裝於固定位置，該定位信標(3)具有與其安裝位置信息關聯的唯一編號，並周期性以無線方式向人員定位便攜終端(2)發送其編號信息。[0031]人員定位便攜終端(2)由人員攜帶，該人員定位便攜終端(2)實時接收各個定位信標(3)發送的編號信息，處理得到當前位置信息向攜帶人員進行顯示並發送給人員定位伺服器(4)。
[0032]人員定位便攜終端(2)在不經過人員定位伺服器即可處理、顯示該終端當前位置與當前位置的屬性信息，因此該定位系統中的人員通過查看其攜帶的人員定位便攜終端即可了解自己當前位置，實現導航功能。
[0033]進一步的，人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2)和定位信標(3)均使用電池供電。全無線組網、全電池供電的特性使得系統具備快速部署、方便遷移的特點，對傳輸光纜等線纜、設備供電電纜、取電點等通信基礎設施無要求，適用於惡劣環境或移動場景下的部署。
[0034]定位信標(3)根據人為需要安裝於固定位置，因此只需設置該定位信標(3)的密度和信標無線發射功率就可以不同定位系統的不同精度要求，對於定位精度要求高的區域可以加大信標的安裝密度、降低定位信標(3)的發射功率，對於定位精度低的區域可以減少定位信標(3)的安裝密度並提高信標的發射功率。
[0035]人員定位便攜終端(2)根據收到的各定位信標(3)的編號信息對應出其各自位置坐標，以收到的各定位信標(3)場強的平方調整後作為加權係數，對收到的各定位信標(3)的位置進行加權平均，得到該人員定位便攜終端(2)的當前位置信息，並根據當前位置的屬性給出導航與提示信息，如進入該區域的權限或注意事項等。
[0036]人員定位通信基站(I)和定位信標(3)具有休眠和喚醒機制，人員定位便攜終端
(2)工作時周期性的發送喚醒報文，喚醒該人員定位便攜終端(2)喚醒範圍內的定位信標
(3)，喚醒後的定位信標(3)周期性向該人員定位便攜終端(2)發送其編號信息。人員定位通信基站(I)在完成基站之間的初始化通信連接建立過程後，在設定時間內如沒有接收到人員定位便攜終端(2)的信息則進入休眠狀態以節省用電，在人員定位通信基站(I)的無線覆蓋範圍內有人員定位便攜終端(2)進入時，該人員定位通信基站(I)由該進入的人員定位便攜終端(2)發送的喚醒報文喚醒，人員定位便攜終端(2)通過喚醒後的人員定位通信基站(I)實現與人員定位伺服器(4)之間的相互通信。
[0037]通過設置人員定位通信基站(I)和定位信標(3)的休眠和喚醒機制，降低系統的功耗，使得採用全電池供電可以運行長達半年以上。
[0038]人員定位伺服器(4)只負責傳輸網絡的建立與雙向通訊，並不參與定位，與各個人員定位便攜終端(2)通信，接收、處理、顯示、存儲各個人員定位便攜終端(2)的定位信息，並可向人員定位便攜終端(2)下發信息，該下發信息包括定位信標(3)位置的更新信息與簡訊。該人員定位伺服器(4)可以放到無線網格網中任何位置，並具備多種通訊接口，提供數據通訊服務，比如提供基於乙太網的遠程定位實時數據通訊服務、遠程資料庫定位信息存儲服務。
[0039]人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2)和定位信標(3)之間的無線通信採用 IEEE802.15.4 協議。
[0040]最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本發明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種人員定位系統，其特徵在於，所述系統包括人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2)、定位信標(3)和人員定位伺服器(4)； 所述人員定位通信基站(I)與所述人員定位伺服器(4)相互連接通信；所述人員定位通信基站(I)與所述人員定位便攜終端(2)組成無線網格網，所述人員定位便攜終端(2)通過所述無線網格內的任意一個所述人員定位通信基站(I)實現與所述人員定位伺服器(4)之間的相互通信； 所述定位信標(3)根據需要安裝於固定位置，所述定位信標(3)具有與其安裝位置信息關聯的唯一編號，並周期性以無線方式向所述人員定位便攜終端(2)發送其編號信息； 所述人員定位便攜終端(2)由人員攜帶，所述人員定位便攜終端(2)實時接收各個所述定位信標(3)發送的編號信息，處理得到當前位置信息向攜帶人員進行顯示並發送給所述人員定位伺服器(4 )。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2 )和定位信標(3 )均使用電池供電。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，通過設置所述定位信標(3)的密度和信標無線發射功率滿足不同定位系統的不同精度要求；對於定位精度要求高的區域加大所述定位信標(3)的安裝密度、降低所述定位信標(3)的發射功率；對於定位精度低的區域減少所述定位信標(3)的安裝密度並提高所述定位信標(3)的發射功率。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述人員定位便攜終端(2)根據收到的各所述定位信標(3)的編號信息對應出各所述定位信標(3)的位置坐標，以收到的各定位信標(3)場強的平方調整後作為加權係數，對收到的各定位信標(3)的位置進行加權平均，得到各所述定位信標(3)人員定位便攜終端(2)的當前位置信息； 所述人員定位便攜終端(2)根據當前位置的屬性給出導航與提示信息，包括進入任意區域的權限或注意事項。
5.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述定位信標(3)具有休眠和喚醒機制，所述人員定位便攜終端(2)工作時周期性的發送喚醒報文，喚醒所述人員定位便攜終端(2)喚醒範圍內的所述定位信標(3)，所述喚醒後的定位信標(3)周期性向所述人員定位便攜終端(2)發送其編號信息。
6.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述人員定位通信基站(I)具有休眠和喚醒機制； 所述人員定位通信基站(I)在完成基站之間的初始化通信連接建立過程後，在設定時間內如沒有接收到所述人員定位便攜終端(2 )的信息則所述人員定位便攜終端(2 )進入休眠狀態以節省用電； 在所述人員定位通信基站(I)的無線覆蓋範圍內有所述人員定位便攜終端(2)進入時，所述人員定位通信基站(I)由所述進入的人員定位便攜終端(2)發送的喚醒報文喚醒，所述人員定位便攜終端(2)通過所述喚醒後的人員定位通信基站(I)實現與所述人員定位伺服器(4)之間的相互通信。
7.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述人員定位伺服器(4)與各個所述人員定位便攜終端(2)通信，接收、處理、顯示、存儲各個所述人員定位便攜終端(2)的定位信息，並可向所述人員定位便攜終端(2)下發信息，所述下發信息包括定位信標(3)位置的更新信息與簡訊。
8.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述人員定位伺服器(4)具備多種通訊接口，提供數據通訊服務，包括基於乙太網的遠程定位實時數據通訊服務、遠程資料庫定位信息存儲服務。
9.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述人員定位通信基站(I)、人員定位便攜終端(2)和定位信標(3)之間的`無線通信採用IEEE802.15.4協議。
【文檔編號】H04W64/00GK103634908SQ201310684121
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】顧偉 申請人:顧偉