CN109298393A - 一种基于bim模型的建筑物内定位***及其定位方法 - Google Patents

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刘海龙
王玉明
谷永伟
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Abstract

本发明是一种基于BIM模型的建筑物内定位***及其定位方法，内定位***包括上位机操作平台、Zigbee接收基站、若干个Zigbee定位基站、若干个置于待定位的人员或者物体上的Zigbee定位标签，上位机操作平台内存储有建筑物的BIM模型，Zigbee接收基站与上位机操作平台相连，Zigbee定位标签与Zigbee定位基站无线连接，Zigbee定位基站与Zigbee接收基站无线连接。本发明解决了目前的室内定位不精确，室内环境不可视的问题；利用物联网多节点定位技术实现低复杂度、精度较高的室内定位，并结合BIM技术，可直观地观看被定位目标所在的位置以及周围环境情况。

Description

一种基于BIM模型的建筑物内定位***及其定位方法
技术领域
本发明涉及建筑物内人员位置实时定位领域，尤其涉及一种基于BIM模型的建筑物内定位***及其定位方法。
背景技术
目前，现有的定位***主要有GPS、北斗等，GPS、北斗定位***多用于室外定位的大多数场景。
但是对于室内建筑物内部的定位，GPS、北斗等信号微弱，无法精确定位。另外室内的情况比起室外更加复杂，每个楼层空间具有不同的结构，虽然已经存在多种室内定位的方案，但是对室内的定位，光有位置信息没有该位置的实际环境情况没有多大意义，难以在室内定位领域大面积应用。
发明内容
本发明旨在解决目前的室内定位不精确，室内环境不可视的问题，而提供一种基于BIM模型的建筑物内定位***及其定位方法，可直观地观看被定位目标所在的位置以及周围环境情况。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种基于BIM模型的建筑物内定位***，包括上位机操作平台、Zigbee接收基站、若干个Zigbee定位基站、若干个置于待定位的人员或者物体上的Zigbee定位标签，所述上位机操作平台内存储有建筑物的BIM模型，所述Zigbee接收基站与所述上位机操作平台相连，所述Zigbee定位标签与Zigbee定位基站无线连接，所述Zigbee定位基站与Zigbee接收基站无线连接。
所述Zigbee定位基站分为立面组网基站和平面组网基站，立面组网基站包括分布在建筑物内不同楼层内的若干个Zigbee立面定位基站，平面组网基站包括分布在建筑物内的若干个Zigbee平面定位基站，所述Zigbee定位标签与Zigbee平面定位基站、Zigbee立面定位基站无线射频信号连接。
所述建筑物的BIM模型是用Revit根据真实建筑物：建立的三维信息模型并附带完整的建筑物信息。
所述上位机操作平台内设有Revit开发出的动态软件摄像机，其行走路径为检测到的Zigbee定位标签的坐标形成的路径。
上述基于BIM模型的建筑物内定位***的定位方法，具体步骤为：
S1、在建筑物的不同楼层平面的固定位置安装若干个Zigbee平面定位基站，在每个楼层的入口处安装Zigbee立面定位基站，Zigbee平面定位基站、Zigbee立面定位基站独立组网，分别检测Zigbee定位标签的平面和立面坐标值；
S2、需要被定位的人员或者物体携带一个Zigbee定位标签进入建筑物，进入每一楼层时，先经过楼层入口处安装的Zigbee立面定位基站，Zigbee定位标签不断发出射频信号给Zigbee立面定位基站，Zigbee立面定位基站接收实时信号，基于信号强度测距法来计算出Zigbee定位标签的坐标在立面的坐标值，根据此高度，使Zigbee定位标签与相对应楼层上面的Zigbee平面定位基站组网，并接收Zigbee平面定位基站的信号及信息，根据信号强度测距法及三边测距法来计算出Zigbee定位标签的坐标在平面的坐标值；
S3、Zigbee定位标签的坐标值跟建筑物的BIM模型坐标一一对应，得到Zigbee定位标签在建筑物的BIM模型中实时位置，从而对人员位置或者物***置进行监控。
S4、上位机操作平台内的动态软件摄像机的行走路径为检测到的Zigbee定位标签的移动路径。
本发明的有益效果是：本发明解决了目前的室内定位不精确，室内环境不可视的问题；利用物联网多节点定位技术实现低复杂度、精度较高的室内定位，并结合BIM技术，可直观地观看被定位目标所在的位置以及周围环境情况。
附图说明
图1为本发明中三边测距法的原理示意图；
图2为本发明的定位***结构框图楼层平面布置图；
图3为本发明的定位***结构框图楼层立面布置图；
图中：1-Zigbee平面定位基站；2-Zigbee立面定位基站；3-Zigbee定位标签；4-Zigbee接收基站；5-上位机操作平台；
以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图2、图3所示，一种基于BIM模型的建筑物内定位***，包括上位机操作平台5、Zigbee接收基站4、若干个Zigbee定位基站、若干个置于待定位的人员或者物体上的Zigbee定位标签3，所述上位机操作平台5内存储有建筑物的BIM模型，所述Zigbee接收基站4与所述上位机操作平台5相连，所述Zigbee定位标签3与Zigbee定位基站无线连接，所述Zigbee定位基站与Zigbee接收基站4无线连接。
所述Zigbee定位基站分为立面组网基站和平面组网基站，立面组网基站包括分布在建筑物内不同楼层内的若干个Zigbee立面定位基站2，平面组网基站包括分布在建筑物内的若干个Zigbee平面定位基站1，所述Zigbee定位标签3与Zigbee平面定位基站1、Zigbee立面定位基站2无线射频信号连接。
所述建筑物的BIM模型是用Revit根据真实建筑物1：1建立的三维信息模型并附带完整的建筑物信息。
所述上位机操作平台5内设有Revit开发出的动态软件摄像机，其行走路径为检测到的Zigbee定位标签3的坐标形成的路径。
上述基于BIM模型的建筑物内定位***的定位方法，具体步骤为：
S1、在建筑物的不同楼层平面的固定位置安装若干个Zigbee平面定位基站1，在每个楼层的入口处安装Zigbee立面定位基站2，Zigbee平面定位基站1、Zigbee立面定位基站2独立组网，分别检测Zigbee定位标签3的平面和立面坐标值；
S2、需要被定位的人员或者物体携带一个Zigbee定位标签3进入建筑物，进入每一楼层时，先经过楼层入口处安装的Zigbee立面定位基站2，Zigbee定位标签3不断发出射频信号给Zigbee立面定位基站2，Zigbee立面定位基站2接收实时信号，基于信号强度测距法来计算出Zigbee定位标签3的坐标在立面的坐标值，根据此高度，使Zigbee定位标签3与相对应楼层上面的Zigbee平面定位基站1组网，并接收Zigbee平面定位基站1的信号及信息，根据信号强度测距法及三边测距法来计算出Zigbee定位标签3的坐标在平面的坐标值；
S3、Zigbee定位标签3的坐标值跟建筑物的BIM模型坐标一一对应，得到Zigbee定位标签3在建筑物的BIM模型中实时位置，从而对人员位置或者物***置进行监控。
S4、上位机操作平台5内的动态软件摄像机的行走路径为检测到的Zigbee定位标签3的移动路径。
具体实施例：
如图2、图3所示，在建筑物的楼层平面固定位置安装多个Zigbee平面定位基站1，每个楼层的平面对应布置Zigbee平面定位基站1，在每个楼层的入口处安装Zigbee立面定位基站2，其中Zigbee平面定位基站1与Zigbee立面定位基站2独立组网，分别检测Zigbee定位标签3在平面和立面的坐标值。
Zigbee接收基站4跟上位机操作平台1连接，用于接收Zigbee定位标签3所得到的位置坐标值。
需要被定位的人员或者物体携带一个Zigbee定位标签3进入建筑物，首先Zigbee接收基站4先检测Zigbee立面定位基站2的信号，计算出当前所在的楼层高度，根据此高度，使Zigbee定位标签3与相对应楼层上面的Zigbee平面定位基站1组网，并接收Zigbee平面定位基站1的信号及信息来计算在平面的坐标值。
当检测到Zigbee立面定位基站2的立面坐标进入另一个楼层高度区间判断Zigbee定位标签3进入另外楼层，根据此高度，使Zigbee定位标签3与相对应楼层上面的Zigbee平面定位基站1组网，并接收Zigbee平面定位基站1的信号及信息来计算在平面的坐标值。
上位机操作平台5连接一个Zigbee接收基站4，来接收来自所有Zigbee平面定位基站1和Zigbee立面定位基站2的信号强度，不同的距离对应不同的信号强度，基于信号强度测距法和三边测距法来计算出Zigbee定位标签3的坐标值。
Zigbee定位标签3用于动态定位，常置于需要被定位的人员或者物体上面，Zigbee定位标签3不断发出射频信号以至于Zigbee平面定位基站1和Zigbee立面定位基站2能够收到实时信号。
Zigbee接收基站4接收到每个Zigbee定位基站发出的信号强度值数据，传到上位机操作平台5，上位机操作平台5根据图1所示的三边测距法方法计算出来Zigbee定位标签3的坐标值。
三边测距法的原理如图1所示，
已知三个Zigbee定位基站的位置(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，根据信号强度测距法测出未知点(x0，y0)到三个Zigbee定位基站的距离d1，d2，d3，以d1，d2，d3为半径作三个圆，根据毕达哥拉斯定理，得出交点即未知点的位置计算公式：
(x1-x0)2+(y1-y0)2＝d12
(x2-x0)2+(y2-y0)2＝d22
(x3-x0)2+(y3-y0)2＝d32
由已知三个Zigbee定位基站的参考位置(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，即可求得位置的Zigbee定位标签3水平面的坐标x0，y0值。
Zigbee定位标签3与Zigbee立面定位基站2得到Zigbee定位标签3在水平面的坐标z0值。
Revit以1：1的比例建出需要定位的建筑物的BIM模型，使其坐标与定位***的坐标相对应。上位机操作平台5装有将建筑物的BIM模块轻量化之后的模型，建筑物的BIM模型保留了原来模型的所有位置、坐标信息，能够接收到Zigbee接收基站4传回来的位置坐标。
Zigbee定位标签3的坐标值(x0，y0，z0)跟建筑物的BIM模型坐标一一对应，得到Zigbee定位标签3在建筑物的BIM模型中实时位置，通过上位机操作平台1可以实时观看被测人员或者物体在建筑物的位置信息，且能显示历史轨迹，从而对人员或者物体的位置进行监控。
Revit二次开发出软件动态摄像机，其行走路径为检测到的Zigbee定位标签3的坐标，实现BIM模型跟随Zigbee定位标签3而移动，进一步实现BIM模型直观显示实际Zigbee定位标签3的位置，并在该坐标处建立虚拟物体跟随定位目标坐标实实移动，达到监视效果。
本发明解决了目前的室内定位不精确，室内环境不可视的问题；利用物联网多节点定位技术实现低复杂度、精度较高的室内定位，并结合BIM技术，可直观地观看被定位目标所在的位置以及周围环境情况。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于BIM模型的建筑物内定位***，其特征在于，包括上位机操作平台(5)、Zigbee接收基站(4)、若干个Zigbee定位基站、若干个置于待定位的人员或者物体上的Zigbee定位标签(3)，所述上位机操作平台(5)内存储有建筑物的BIM模型，所述Zigbee接收基站(4)与所述上位机操作平台(5)相连，所述Zigbee定位标签(3)与Zigbee定位基站无线连接，所述Zigbee定位基站与Zigbee接收基站(4)无线连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM模型的建筑物内定位***，其特征在于，所述Zigbee定位基站分为立面组网基站和平面组网基站，立面组网基站包括分布在建筑物内不同楼层内的若干个Zigbee立面定位基站(2)，平面组网基站包括分布在建筑物内的若干个Zigbee平面定位基站(1)，所述Zigbee定位标签(3)与Zigbee平面定位基站(1)、Zigbee立面定位基站(2)无线射频信号连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM模型的建筑物内定位***，其特征在于，所述建筑物的BIM模型是用Revit根据真实建筑物1：1建立的三维信息模型并附带完整的建筑物信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于BIM模型的建筑物内定位***，其特征在于，所述上位机操作平台(5)内设有Revit开发出的动态软件摄像机，其行走路径为检测到的Zigbee定位标签(3)的坐标形成的路径。
5.一种如权利要求4所述的基于BIM模型的建筑物内定位***的定位方法，其特征在于，具体步骤为：
S1、在建筑物的不同楼层平面的固定位置安装若干个Zigbee平面定位基站(1)，在每个楼层的入口处安装Zigbee立面定位基站(2)，Zigbee平面定位基站(1)、Zigbee立面定位基站(2)独立组网，分别检测Zigbee定位标签(3)的平面和立面坐标值；
S2、需要被定位的人员或者物体携带一个Zigbee定位标签(3)进入建筑物，进入每一楼层时，先经过楼层入口处安装的Zigbee立面定位基站(2)，Zigbee定位标签(3)不断发出射频信号给Zigbee立面定位基站(2)，Zigbee立面定位基站(2)接收实时信号，基于信号强度测距法来计算出Zigbee定位标签(3)的坐标在立面的坐标值，根据此高度，使Zigbee定位标签(3)与相对应楼层上面的Zigbee平面定位基站(1)组网，并接收Zigbee平面定位基站(1)的信号及信息，根据信号强度测距法及三边测距法来计算出Zigbee定位标签(3)的坐标在平面的坐标值；
S3、Zigbee定位标签(3)的坐标值跟建筑物的BIM模型坐标一一对应，得到Zigbee定位标签(3)在建筑物的BIM模型中实时位置，从而对人员位置或者物***置进行监控。
S4、上位机操作平台(5)内的动态软件摄像机的行走路径为检测到的Zigbee定位标签(3)的移动路径。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110730422A (zh) * 2019-09-26 2020-01-24 深圳市天工测控技术有限公司 基于uwb的定位方法、装置、***及终端设备
CN113099463A (zh) * 2021-03-28 2021-07-09 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 基于bim和进度计划的uwb基站布局分析***及方法
CN113709860A (zh) * 2021-08-12 2021-11-26 电子科技大学 一种层间过渡区域的室内定位装置和方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102036165A (zh) * 2010-12-16 2011-04-27 中兴通讯股份有限公司 支持多种定位方式的定位方法及用户终端
CN102075936A (zh) * 2010-12-28 2011-05-25 中兴通讯股份有限公司 定位方法及终端
CN106604236A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 安徽工程大学 一种室内定位***
CN107634773A (zh) * 2017-08-30 2018-01-26 深圳市易联智道科技有限公司 基于安全的建筑工地施工人员场内定位***
US20180217246A1 (en) * 2015-12-23 2018-08-02 Lyrbotix Co., LTD Three-dimensional space detection system, positioning method and system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102036165A (zh) * 2010-12-16 2011-04-27 中兴通讯股份有限公司 支持多种定位方式的定位方法及用户终端
CN102075936A (zh) * 2010-12-28 2011-05-25 中兴通讯股份有限公司 定位方法及终端
US20180217246A1 (en) * 2015-12-23 2018-08-02 Lyrbotix Co., LTD Three-dimensional space detection system, positioning method and system
CN106604236A (zh) * 2016-12-20 2017-04-26 安徽工程大学 一种室内定位***
CN107634773A (zh) * 2017-08-30 2018-01-26 深圳市易联智道科技有限公司 基于安全的建筑工地施工人员场内定位***

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110730422A (zh) * 2019-09-26 2020-01-24 深圳市天工测控技术有限公司 基于uwb的定位方法、装置、***及终端设备
CN113099463A (zh) * 2021-03-28 2021-07-09 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 基于bim和进度计划的uwb基站布局分析***及方法
CN113099463B (zh) * 2021-03-28 2022-07-12 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 基于bim和进度计划的uwb基站布局分析***及方法
CN113709860A (zh) * 2021-08-12 2021-11-26 电子科技大学 一种层间过渡区域的室内定位装置和方法
CN113709860B (zh) * 2021-08-12 2022-06-03 电子科技大学 一种层间过渡区域的室内定位装置和方法

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