CN110913332A - 区域内定位***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种区域内定位***及方法，方法，包括：基于惯导技术确定移动目标的原始位置；基于射频方式接入定位基站，输出登录信息；根据登录信息确定对应定位基站的位置，以修正原始位置，得到最终位置。***用于执行方法。本发明实施例通过惯导技术确定移动目标的位置，对场地要求低，能够提高适应性；通过视频方式接入定位基站，以匹配移动目标与确定地点之间的物理位置联系，定位基站与移动目标位置之间的关系修正以得到精确的位置。

Description

区域内定位***及方法
技术领域
本发明涉及定位技术领域，尤其是涉及一种区域内定位***及方法。
背景技术
在石油石化等炼化行业领域，人员的安全管理非常重要。而安全管理的第一条，便是首先要知道工作人员目前在厂区的什么位置。
目前市面上常规产品的定位方式主要包括GPS/北斗定位、WiFi定位、UWB定位和RFID等。但是，由于炼化厂区有着很多高层金属建筑物，比如乙烯炼化塔，整个塔都是金属，对GPS信号有着遮挡并产生严重的反射影响，导致GPS/北斗在这种区域定位误差极大。WiFi定位/UWB定位需要布设很多的路由以及供电，而炼化厂区严禁随意拉线，防止***。而RFID的通讯距离有限，难以实现大的区域定位，如果标签做实时标定的定位基站，会由于长期并且实时工作，导致功耗很大；要想满足长时间工作，必须内置电池，而电池越大，则***的风险就越大，不宜放置在油罐存储区域；此外标签基站的体积将比较大，需要打孔施工，而炼化厂区，不允许随意打孔等施工。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种区域内定位方法，能够满足在复杂安全环境下的定位需求。
本发明还提出一种区域内定位***。
第一方面，本发明的一个实施例提供了一种区域内定位***，包括：设置在移动目标上的移动定位端、定位基站、通讯基站和管理端；其中，移动定位端基于惯导技术确定移动目标的原始位置；移动定位端基于射频方式接入定位基站，被接入的定位基站输出登录信息；通讯基站将登录信息传递至管理端；管理端根据登录信息确定对应定位基站的位置，以修正原始位置，得到最终位置。
本发明实施例的区域内定位***至少具有如下有益效果：通过惯导技术确定移动目标的位置，对场地要求低，能够提高适应性；通过视频方式接入定位基站，以匹配移动目标与确定地点之间的物理位置联系，定位基站与移动目标位置之间的关系修正以得到精确的位置。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位***，通过设置不同的接入距离的定位基站，以形成关键定位点和非关键定位点。通过不同的接入距离，限制移动目标必须要接近到一定程度才能实现登录，可以保证移动目标确实接近了指定的关键定位点。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位***，通讯基站设置有复数的通讯信道；对应的，当前通讯信道存在冲突时，移动定位端切换另外的通讯信道以连接通讯基站。通过设置多条信道，有助于缓解数据传输压力。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位***，通讯基站基于扩频方式进行与移动定位端的通讯。通过扩频方式，能够提高数据传输范围且降低射频功耗。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位***，移动定位端选择一个定位基站作为起点基站，基于惯导技术获得位移数据，结合起点基站的位置与位移数据得到移动目标的原始位置。
第二方面，本发明的一个实施例提供了区域内定位方法，适用于上述***，包括：基于惯导技术确定移动目标的原始位置；基于射频方式接入定位基站，输出登录信息；根据登录信息确定对应定位基站的位置，以修正原始位置，得到最终位置。
本发明实施例的区域内定位方法至少具有如下有益效果：通过惯导技术确定移动目标的位置，对场地要求低，能够提高适应性；通过视频方式接入定位基站，以匹配移动目标与确定地点之间的物理位置联系，定位基站与移动目标位置之间的关系修正以得到精确的位置。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位方法，通过设置不同的接入距离定的位基站，以形成关键定位点和非关键定位点。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位方法，设置有复数的通讯信道；对应的，当前通讯信道存在冲突时，移动定位端切换另外的通讯信道以连接通讯基站。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位方法，通讯基站基于扩频方式进行与移动定位端的通讯。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位方法，包括：选择一个定位基站作为起点基站，基于惯导技术获得位移数据，结合起点基站的位置与位移数据得到移动目标的原始位置。
附图说明
图1是本发明实施例中区域内定位***的一具体实施例的连接示意图；
图2是本发明实施例中区域内定位方法的一具体实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的方法或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。
在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
实施例1。
参照图1，示出了本发明实施例中区域内定位***的连接示意图。
***包括：设置在移动目标上的移动定位端1、定位基站2、通讯基站3和管理端4；其中，移动定位端1基于惯导技术确定移动目标的原始位置；移动定位端1基于射频方式接入定位基站2，被接入的定位基站2输出登录信息；通讯基站3将登录信息传递至管理端4；管理端4根据登录信息确定对应定位基站2的位置，以修正原始位置，得到最终位置。其中，
移动目标主要为人，当然也可以是无人机械；移动定位端1主要为基于射频技术的信号发射器，能够实现射频功能，也能够通过各种传感器实现惯导功能以确定当前的位置；定位基站2同为基于射频技术的信号发射和接收基站，能够实现与移动定位端1的交互；通讯基站3设置的目的在于定位基站2并不具备强有力的数据传输/通讯机能，通过通讯基站3，能够实现数据的汇集和传输；管理端4主要为数据的处理。
本发明实施例的区域内定位***至少具有如下有益效果：通过惯导技术确定移动目标的位置，对场地要求低，能够提高适应性；通过视频方式接入定位基站2，以匹配移动目标与确定地点之间的物理位置联系，定位基站2与移动目标位置之间的关系修正以得到精确的位置。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位***，通过设置不同的接入距离定位基站2，以形成关键定位点和非关键定位点。在实际的应用中，除了需要单纯的确定员工的位置之外，还需要保证员工切实的接近了某一个区域；例如保证巡防员巡视了某个地点；因此作为定位的进一步应用，设置不同接入距离定位基站2，即一些定位基站2的接入距离很短，需要员工(即移动目标和移动定位端1)确实接近；通过不同的接入距离，限制移动目标必须要接近到一定程度才能实现登录，可以保证移动目标确实接近了指定的关键定位点。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位***，通讯基站3设置有复数的通讯信道；对应的，当前通讯信道存在冲突时，移动定位端1切换另外的通讯信道以连接通讯基站3。通过设置多条信道，有助于缓解数据传输压力。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位***，通讯基站3基于扩频方式进行与移动定位端1的通讯。通过扩频方式，能够提高数据传输范围且降低射频功耗。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位***，移动定位端1选择一个定位基站2作为起点基站，基于惯导技术获得位移数据，结合起点基站的位置与位移数据得到移动目标的原始位置。
实施例2。
本实施例的目的在于在实施例1的基础上，联系具体的现场环境，说明具体的区域内定位***的运行流程和原理：
整个区域内定位***包括：定位子基站(即定位基站，后续简称为子基站)、人员(即移动目标)佩带的定位终端(即移动定位端)、通讯基站以及管理后台(即管理端)四部分，其中，
后台管理的功能主要包括统计和管理人员/定位终端。
人员佩带的定位终端的功能：用于人员的位置监控；其内部有一个2.4GHz的射频电路，会一直往外发射射频信号，此射频信号携带该定位终端的设备ID号。
通讯基站的功能：用于接收定位子基站的信息，并把信息发给到后台管理；
定位子基站的功能：用于标定当前此子基站的精确位置；当子基站读到人员定位终端的设备ID号后，就把设备的ID号以及子站自己的设备编号传给通讯基站，然后通讯基站再传给后台管理。后台管理事先已录入每个定位子基站的坐标信息，当收到对应的定位子基站编号后，便可知道对于的子站位置，从而知道人员定位终端在哪里。
同时，定位终端的功能还包括将本身的位移信息上传给通讯基站或管理后台，具体通信方式可以是4G等无线传输方式。惯导技术，其技术载体是可以测量运动载体的加速度以及角速度的设备；其原理是通过测量运动载体(即移动目标)的运动情况，即测量人走了多少步，具体为通过加速度值的变化，来判断人走路起步和停步的动作，一个起步和停步的动作就代表人走了一步，通过判断人走了多少步从而来推算人走了多远；通过角速度的变化来判断人走的方向。
此外，考虑惯导工作时存在累积误差，因此，可以每隔10分钟左右的路程放置一个定位子站，用于修正惯导定位，具体修正原理包括：定位子站的坐标精确已知，当子站收到定位终端的信号之后，可以判断定位终端就在子站附近。此时，定位终端或者管理后台可以推算终端的位置(即根据初始位置和现有位置之间的惯导计算误差，结合已设定的误差调节算法，进行修正)，因此，可结合定位子站的坐标来修正惯导推算的位置坐标。
最终形成了以惯导为主，RFID为辅助修正的定位方式。有别于单纯的RFID的存在单级定位以及定位显示不移动的严重缺陷。
在现实的应用场景中，经常要求员工前往指定的地点进行日常的打卡，比如油库，比如走廊岔路口处等，可以根据具体应用场景布置。
放置一类定位子站；该类子站发射功率小，具体的通讯范围可以2米左右，为确保巡检人员一定是到了规定的巡检点才能实现接入。
在上述的具体举例中，惯导的修正可以有管理后台进行，也可以由定位终端执行；此时，需要定位子站将本身的信息反馈给定位终端。
定位子站发射的频次为每秒一次，因此，终端如果要很好地接收到定位子站发射出来的信号，那么，定位终端需要延长接收的时间。而接收时间的延长，必然导致定位终端功耗的加大，因此，根据常用的信号发射频次的特点，定位终端接收时隙可以设置为：将接收时间设为0.6秒，那么，终端接收两次，就能完整收到子站的信号。
在上述的具体举例中，定位终端需要将惯导相关的各类传感器(三轴传感器、加速度传感器等)的数据上传至管理后台；可以直接对接，也可以通过通讯基站代为传递；出于便捷的目的，一般采用无线通信的方式进行传递，例如常规的2G通讯或者4G通讯。但是这种方式的功耗很高，如果采用4G通讯，定位终端的续航时间很短，需要经常充电，严重影响工作效率。
考虑到炼化厂区面积一般在6平方公里左右(不排除有更大的)，即如果要想一个基站覆盖完整个炼化厂区，则通讯半径要达到3km左右。综合上述需求，设计一套通讯距离达到6km的低功耗扩频通讯基站，可以大大降低定位终端的功耗。采用此通讯基站来通讯，定位终端的通讯发射电流只需要13mA，相比于4G通讯400～600mA的工作电流来说，电流明显减低，而且发射持续时间非常小，因此，采用低功耗的扩频通讯基站，可很好地满足通讯和低功耗需求。
同时，考虑到定位终端数量比较多，一个厂区估计有2000个员工，以2000个终端来考虑。当有2000个定位终端时，2000个定位终端跟通讯基站之间通讯，有可能存在通讯冲突问题，因此，为解决通讯冲突，通讯基站采用多信道通讯方式。
通讯基站设计有最少两路专门用于接收信号的通讯信道，当定位终端发现跟通讯基站之间的通讯有冲突时，可切换另外一个信道来进行通讯，以避免冲突；
可以设置每个定位终端每10秒才跟通讯基站通讯一次，进行分时通讯，可以降低冲突概率；
另外，在通讯基站再设计一路收发结合的通讯链路，用于对关键信息进行交互式通讯，确保关键信息能保证通讯到。
最后，由通讯基站汇总信息，然后通过4G传给管理后台。
最终的效果是，整个区域只需要部署一到两个通讯基站就可以满足通讯需求，非常方便。
实施例3。
参照图2，示出了本发明的一个实施例提供了区域内定位方法，适用于上述***，包括：
S1、基于惯导技术确定移动目标的原始位置；
S2、基于射频方式接入定位基站，输出登录信息；
S3、根据登录信息确定对应定位基站的位置，以修正原始位置，得到最终位置。
本发明实施例的区域内定位方法至少具有如下有益效果：通过惯导技术确定移动目标的位置，对场地要求低，能够提高适应性；通过视频方式接入定位基站，以匹配移动目标与确定地点之间的物理位置联系，定位基站与移动目标位置之间的关系修正以得到精确的位置。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位方法，通过设置不同的接入距离定位基站，以形成关键定位点和非关键定位点。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位方法，设置有复数的通讯信道；对应的，当前通讯信道存在冲突时，移动定位端切换另外的通讯信道以连接通讯基站。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位方法，通讯基站基于扩频方式进行与移动定位端的通讯。
根据本发明的另一些实施例的区域内定位方法，包括：选择一个定位基站作为起点基站，基于惯导技术获得位移数据，结合起点基站的位置与位移数据得到移动目标的原始位置。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种区域内定位***，其特征在于，包括：设置在移动目标上的移动定位端、定位基站、通讯基站和管理端；其中，
所述移动定位端基于惯导技术确定所述移动目标的原始位置；
所述移动定位端基于射频方式接入所述定位基站，被接入的定位基站输出登录信息；
所述通讯基站将所述登录信息传递至所述管理端；
所述管理端根据所述登录信息确定对应定位基站的位置，以修正所述原始位置，得到最终位置。
2.根据权利要求1所述的区域内定位***，其特征在于，通过设置不同的接入距离的所述定位基站，以形成关键定位点和非关键定位点。
3.根据权利要求1所述的区域内定位***，其特征在于，所述通讯基站设置有复数的通讯信道；对应的，
当前通讯信道存在冲突时，所述移动定位端切换另外的通讯信道以连接所述通讯基站。
4.根据权利要求1所述的区域内定位***，其特征在于，所述通讯基站基于扩频方式进行与所述移动定位端的通讯。
5.根据权利要求1所述的区域内定位***，其特征在于，所述移动定位端选择一个定位基站作为起点基站，基于惯导技术获得位移数据，结合所述起点基站的位置与所述位移数据得到移动目标的原始位置。
6.一种区域内定位方法，适用于权利要求1至5任一项所述定位***，其特征在于，包括：
基于惯导技术确定移动目标的原始位置；
基于射频方式接入定位基站，输出登录信息；
根据所述登录信息确定对应定位基站的位置，以修正所述原始位置，得到最终位置。
7.根据权利要求6所述的区域内定位方法，其特征在于，通过设置不同的接入距离的所述定位基站，以形成关键定位点和非关键定位点。
8.根据权利要求6所述的区域内定位方法，其特征在于，设置有复数的通讯信道；对应的，
当前通讯信道存在冲突时，所述移动定位端切换另外的通讯信道以连接所述通讯基站。
9.根据权利要求6所述的区域内定位方法，其特征在于，所述通讯基站基于扩频方式进行与所述移动定位端的通讯。
10.根据权利要求6所述的区域内定位方法，其特征在于，包括：
选择一个定位基站作为起点基站，基于惯导技术获得位移数据，结合所述起点基站的位置与所述位移数据得到移动目标的原始位置。
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