一種人員定位系統和方法與流程
2023-05-09 00:12:57
本發明涉及室內和建築物內的人員定位，特別涉及一種人員定位系統和方法。
背景技術：
BIM(Building Information Modeling)，即建築信息模型，是計算機輔助設計技術基礎上發展起來的三維信息集成技術。BIM技術本身具有可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性的特點。BIM的實質是一套數據服務體系，是對工程項目設施實體與功能特性的數位化表達，記錄了工程項目的規劃、設計、施工各階段的數據信息，包括幾何物理性能、數量、時間等，並將所有數據信息傳遞至運營維護階段，為後期的運維管理持續發揮作用。
GIS(Geographic Information System)，即地理信息系統，是以地理空間數據為對象的空間分析技術，其核心的特徵是對地形地貌和現有建築物分布的描述。在地鐵規劃選線、施工及運營階段等諸多階段，通過對地理空間數據的綜合分析，方便快速地獲取信息，並以圖形、數字和多媒體等方式來表示結果，在地鐵工程建設中發揮出越來越重要的作用。
BIM和GIS都是信息模擬技術，BIM提供的建築信息數據豐富，側重於對建築物自身框架和內部詳細組成的三維體現；GIS則包含大量的場地信息，可以呈現出建築的外部空間信息。BIM和GIS的融合，實現了細化的局部結構與整體的周邊環境的融合，提供一種多維沉浸式的虛擬場景。
地鐵暗挖工程具有施工環境複雜惡劣、群洞效應明顯、受力轉換頻繁、工種危險係數高、工作人員人數多等特點，加之周邊地層中不良地質、水文情況的不確定性，結構上方尤其是市政雨汙水管線使用中的滲漏情況不明等多種不可預知因素的存在，從而容易引發安全事故，地鐵暗挖施工存在很大的風險。為了確保地鐵的施工安全和施工人員的生命安危，
迫切需要一種能夠在暗挖場地內對施工人員進行高效、準確定位的方法。
傳統的室內無線定位方法使用RFID、WiFi、藍牙及ZigBee等技術，基於接收信號強度法(RSSI)來對標籤位置進行粗略估計，定位精度低，且容易受到幹擾，定位穩定性難，僅能夠將暗挖隧道施工人員定位到一定的範圍內，但無法實時獲取人員的精確位置，且施工量大，調試複雜，難以滿足建設單位對地鐵暗挖施工人員定位的實際需求。
技術實現要素：
本發明實施例提供了一種能夠實時監測在室內和建築物內的人員的位置信息的人員定位系統和方法。
為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了如下的技術方案：
一種人員定位系統，所述系統應用在室內或建築物中，並且所述系統包括：
定位標籤，其被佩戴在定位對象上，並配置為獲取並發送定位信息；
定位基站，其配置為接收所述定位信息，並發送至定位解析部；
所述定位解析部配置為解析所述定位信息中的位置信息；
虛擬部，其配置為接收所述位置信息，並根據所述位置信息以及存儲在其中的關於所述室內和建築物的結構模型，虛擬出佩戴所述定位標籤的定位對象在所述結構模型的位置。
其中，所述虛擬部還配置為基於對應於所述定位標籤的信息的變化，繪製關於所述定位對象的位置的移動曲線。
其中，所述虛擬部還進一步配置為在判斷所述定位對象在所述結構模型的特定區域時，生成報警信號。
其中，所述虛擬部還通過所述定位基站向所述定位標籤發送提醒信號，且所述定位標籤根據所述提醒信號執行報警操作。
其中，所述定位標籤上還設置有報警觸發部，其配置為在被觸發時執行報警操作。
其中，所述基站和所述定位解析部之間設置有無線網橋和交換機，以適配不同的網絡之間的通信。
其中，所述定位基站利用脈衝寬度為ns級的無線脈衝信號作為所述定位信息的定位載波進行傳輸。
其中，所述定位信息包括所述定位標籤檢測到的位置信息以及關於所述定位對象的唯一標識信息。
其中，所述系統還包括存儲部，其配置為實時的對應存儲所述定位對象和關於所述定位對象的定位信息。
本發明還提供了一種人員定位方法，所述方法應用在如上所述的人員定位系統中，並且包括以下步驟：
S1：定位基站接收來自定位標籤獲取的定位信息，並將所述定位信息發送至定位解析部；
S2:所述定位解析部對所述定位信息進行解析，獲取其中的位置信息；
S3：虛擬部利用所述位置信息以及存儲在其中的關於所述室內和建築物的結構模型，虛擬出佩戴所述定位標籤的定位對象在所述結構模型中的位置。
與現有技術相比，本發明實施例的有益效果在於：
1、本發明實施例可以精確的定位室內或建築物內帶有定位標籤的定位對象，並虛擬出所述定位對象的位置，具有很好的用戶體驗，並且為室內或建築物甚至礦場等危險區域的施工也帶來的方便，具有很好的監控作用，提供了安全保障；
2、本發明實施例可以基於BIM-GIS虛擬場景的來實現，其使用脈衝寬度為ns級的無線脈衝信號作為定位載波，是無線定位領域的定位精度最高、性能最為穩定的技術。在頻域上，由於其佔用的頻帶較寬，且無線功率密度較低，對於其他的無線設備來說相當於噪聲信號，不會對其造成幹擾，也加強了自身的抗幹擾性，能夠實現對人員的實時高精度定位，精度高達15～30cm，系統容量大，實時性好，無漏卡；而且系統獨有的高定位精度在發生事故時可以進行精確災後急救，具有巨大價值。
附圖說明
圖1為本發明實施例中的一種人員定位系統的原理框圖；
圖2為本發明另一實施例中的一種人員定位系統的原理框圖；
圖3為本發明實施例中的一種人員定位方法的流程圖。
附圖標記說明
1-定位標籤 2-定位基站
3-定位解析部 4 虛擬部
具體實施方式
下面，結合附圖對本發明的具體實施例進行詳細的說明，但不作為本發明的限定。
本發明實施例提供了一種人員定位系統，其可以應用在室內或建築物中，對於礦場等危險場所也均可適用。本發明實施例可以精確的檢測到定位對象的定位信息，並且可以結合該定位信息虛擬定位對象在室內、建築物等場所的位置情況，方便監控。
如圖1所示，為本發明實施例中的一種人員定位系統的原理框圖，其可以包括定位標籤1、定位基站2、定位解析部3和虛擬部4。其中定位標籤1構造為被佩戴在定位對象上，並可以用於獲取並發送定位信息；即通過該定位標籤1可以獲取定位對象當前的位置信息，並可以將該位置信息向外發送，以便於其他設備接收。具體的，本發明實施例中的定位標籤1中可以存儲有關於所述定位對象的唯一標識信息，其可以將該唯一標識信息和所獲取的位置信息一起發送至外部，以供接收和檢測。對應的，定位信息中可以包括與定位對象唯一對應的唯一標識，以及檢測到的位置信息，以便於接收端或者定位對象和位置信息。
定位基站2可以接收來自定位標籤1的定位信息，並且本發明實施例中可以在室內或建築物內分布有多個定位基站2，以方便的接收每個定位標籤1的定位信息，也就是說本實施例中的定位對象可以是多個，對應的也可以有多個定位標籤1，定位基站2可以接收其通信範圍內的定位標籤的定位信息，因此，可以分布多個定位基站2，以覆蓋所有的定位對象(定位區域)。本發明實施例中的定位基站2可以將其接收到的定位信息發送至定位解析部3進行位置信息的解析，也就是說本實施例中的定位解析部3可以從定位信息中解析出對應的定位對象的位置信息，而虛擬部4可以接收該解析出的位置信息，並根據該位置信息以及存儲在其中的關於所述室內和建築物的結構模型，虛擬出佩戴所述定位標籤的定位對象在所述結構模型的位置。因此，本發明實施例中的虛擬部4可以結合BIM和GIS虛擬定位區域內的定位對象的位置信息及其位置變化。相應的，虛擬部4還可以繪製出或生成關於所述定位對象的位置的移動曲線。即監控人員可以根據虛擬部4虛擬出的關於定位對象在定位區域內的位置移動，來監控定位對象，起到安全防護的作用。
另外，在一優選實施例中，在定位區域內還可以構造有危險區域或者其他特定區域，虛擬部4內預存或標記有該部分特定區域，而在虛擬部4判斷出定位對象移動到或者處在結構模型的特定區域時，可以生成報警信號，以提醒監控人員。另外，在判斷定位對象移動或處於特定區域時，虛擬部3還通過定位基站2向所述定位標籤1發送提醒信號，且定位標籤根據該提醒信號執行報警操作，如其上的LED燈閃爍或鳴笛。
本實施例中，定位標籤1上還可以設置有報警觸發部，該報警觸發部在被觸發時執行報警操作，如LED燈閃爍或鳴笛。
另外，在如圖2所示的本發明另一實施例中的人員定位系統，其中還可以包括在定位基站2和定位解析部3之間設置的無線網橋5和交換機6，以適配不同的網絡之間的通信。即可以通過無線網橋5和交換機6在不同的網絡類型中傳送定位信息或位置信息。本實施例中的定位基站2利用脈衝寬度為ns級的無線脈衝信號作為定位信息的定位載波進行傳輸。由於該ns級的無線脈衝信號的受幹擾率較低，因此傳送的定位信息的精確度較高。
在本發明的優選實施例中，還可以包括存儲部，該存儲部可以實時的對應存儲定位對象和關於所述定位對象的定位信息，例如定位對象的唯一標識、對應於各時間點的位置信息、移動路徑信息等，方便操作人員或者其他設備的調取和讀取。
綜上，本發明提供的人員定位系統可以提供在室內、建築物等封閉定位區域內的人員定位，並虛擬到結構模型中，用戶體驗好且定位精度高。
如圖3所示，本發明實施例還提供了一種人員定位方法，該方法可以應用在如上實施例所述的人員定位系統中，並且包括以下步驟：
S1：定位基站接收來自定位標籤獲取的定位信息，並將所述定位信息發送至定位解析部；
具體的，本發明實施例中的定位標籤1中可以存儲有關於所述定位對象的唯一標識信息，其可以將該唯一標識信息和所獲取的位置信息一起發送至外部，以供接收和檢測。
S2:所述定位解析部對定位信息進行解析，獲取其中的位置信息；
定位基站2可以接收來自定位標籤1的定位信息，並且本發明實施例中可以在室內或建築物內分布有多個定位基站2，以方便的接收每個定位標籤1的定位信息，也就是說本實施例中的定位對象可以是多個，對應的也可以有多個定位標籤1，定位基站2可以接收其通信範圍內的定位標籤的定位信息，因此，可以分布多個定位基站2，以覆蓋所有的定位對象(定位區域)。
本發明實施例中的定位基站2可以將其接收到的定位信息發送至定位解析部3進行位置信息的解析，也就是說本實施例中的定位解析部3可以從定位信息中解析出對應的定位對象的位置信息。
S3：虛擬部利用所述位置信息以及存儲在其中的關於所述室內和建築物的結構模型，虛擬出佩戴所述定位標籤的定位對象在所述結構模型中的位置。對應的，定位信息中可以包括與定位對象唯一對應的唯一標識，以及檢測到的位置信息，以便於接收端或者定位對象和位置信息。
而虛擬部4可以接收該解析出的位置信息，並根據該位置信息以及存儲在其中的關於所述室內和建築物的結構模型，虛擬出佩戴所述定位標籤的定位對象在所述結構模型的位置。因此，本發明實施例中的虛擬部4可以結合BIM和GIS虛擬定位區域內的定位對象的位置信息及其位置變化。相應的，虛擬部4還可以繪製出或生成關於所述定位對象的位置的移動曲線。即監控人員可以根據虛擬部4虛擬出的關於定位對象在定位區域內的位置移動，來監控定位對象，起到安全防護的作用。
另外，本實施例中的方法還可以進一步包括：
S4：判斷定位對象在結構模型中的位置是否移動到或處於特定區域，如是，則生成報警信號，執行報警。
另外，進一步的，在判斷定位對象移動或處於特定區域時，虛擬部3還通過定位基站2向所述、、定位標籤1發送提醒信號，且定位標籤根據該提醒信號執行報警操作，如其上的LED燈閃爍或鳴笛。
另外，在定位基站2和定位解析部3之間還可以設置有無線網橋5和交換機6，以適配不同的網絡之間的通信。即可以通過無線網橋5和交換機6在不同的網絡類型中傳送定位信息或位置信息。本實施例中的定位基站2利用脈衝寬度為ns級的無線脈衝信號作為定位信息的定位載波進行傳輸。由於該ns級的無線脈衝信號的受幹擾率較低，因此傳送的定位信息的精確度較高。
以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用於限制本發明，本發明的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護範圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護範圍內。