[發(fā)明專利]基于超寬帶和iBeacon高精度三維定位的智能管理系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710440657.3
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN109085789A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李冀;馬琳琳;何雪鋒;趙真真;信金龍;張繪軍
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州聯(lián)睿電子科技有限公司
• 主分類號: G05B19/048
• 分類號: G05B19/048;G01S5/02;G01S5/06;H04W64/00
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本發(fā)明公開了一種基于UWB和iBeacon高精度三維定位的智能管理系統(tǒng)，采用UWB技術(shù)與iBeacon技術(shù)的無縫融合，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)移動目標(biāo)的三維定位和軌跡回放、可視化指揮調(diào)度、定位場景三維展示、高危險區(qū)提醒、動態(tài)點名及視頻聯(lián)動等功能。本發(fā)明融合兩種技術(shù)的優(yōu)點，不僅提高了三維定位精度，而且減少了成本，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，實現(xiàn)了真正意義的智能管控。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種無線室內(nèi)定位領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種移動目標(biāo)的三維實時管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展，人們對定位與導(dǎo)航的需求日益增加，特別是對于電力巡檢、城市綜合管廊以及石化工廠等復(fù)雜室內(nèi)場景，實現(xiàn)對移動目標(biāo)位置信息的實時監(jiān)控和追蹤，具有很強的實用價值。目前，主要的室內(nèi)無線定位技術(shù)有：超寬帶定位技術(shù)、射頻識別技術(shù)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等，相比于其他定位技術(shù)，超寬帶技術(shù)具有定位精度高、穩(wěn)定性強、抗多徑效果好，發(fā)射功率低及輻射量小等優(yōu)點。理論上單純的超寬帶定位技術(shù)就能實現(xiàn)高精度的三維定位，但是由于室內(nèi)高程的限制以及復(fù)雜的環(huán)境容易造成高程方向的遮擋，使得單純的一種定位技術(shù)很難同時兼顧三個維度的精確定位。而iBeacon技術(shù)以其部署成本低、體積小、易集成等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于商場的室內(nèi)導(dǎo)航，但是iBeacon技術(shù)是基于RSSI方式實現(xiàn)的位置解算，該技術(shù)的測距精度低，單純使用iBeacon實現(xiàn)的三維定位系統(tǒng)，其定位精度低且穩(wěn)定性較差。考慮到單一技術(shù)的不足，將多種技術(shù)的優(yōu)勢互補能實現(xiàn)性能更加完善的定位方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于超寬帶和iBeacon高精度三維定位的智能管理系統(tǒng)，采用超寬帶技術(shù)與iBeacon技術(shù)的無縫融合，結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)移動目標(biāo)的三維定位和軌跡回放、可視化指揮調(diào)度、定位場景三維展示、高危險區(qū)提醒、動態(tài)點名及視頻聯(lián)動等功能。本發(fā)明的應(yīng)用十分廣泛，包括電力巡檢、城市綜合管廊、石化工廠等高危行業(yè)，其目的在于對人員設(shè)備進行定位，人員進入危險區(qū)域報警，實時與視頻監(jiān)控系統(tǒng)、后臺監(jiān)管系統(tǒng)聯(lián)動，提高異常情況下的應(yīng)急響應(yīng)速度和事件的處理速度，形成人管、技管、物管、聯(lián)管四管合一的立體化管控格局，變被動式監(jiān)管為主動式智能化管控，有效提高這些行業(yè)的管理水平和管理效率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于超寬帶和iBeacon高精度三維定位的智能管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、高精度三維實時定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、綜合管理信息平臺。

所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫提供整個管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是系統(tǒng)上層架構(gòu)的基礎(chǔ)，起著提供數(shù)據(jù)支撐的作用。

所述高精度三維實時定位系統(tǒng)由定位傳感器網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、定位信息處理平臺組成，完成高精度的三維實時定位功能。

所述定位傳感器網(wǎng)絡(luò)包括：定位標(biāo)簽、定位基站。其中定位標(biāo)簽內(nèi)置有超寬帶模塊及藍牙模塊；定位基站分為超寬帶定位基站和iBeacon定位基站。

所述高精度三維實時定位系統(tǒng)，其定位方法為：由于超寬帶技術(shù)采用基于到達時間差(TDOA)的定位方法完成水平方向的高精度二維解算，所以超寬帶定位基站水平方向布設(shè)，而iBeacon技術(shù)采用基于RSSI的定位方法完成垂直方向的高度修正，所以iBeacon定位基站垂直方向布設(shè)。高精度三維實時定位方法主要分為兩個步驟：1)根據(jù)超寬帶定位基站接收到定位標(biāo)簽信號的時間信息計算兩兩基站的時間差信息，然后依據(jù)電磁波的傳播速度計算相對應(yīng)的距差值，在得到足夠的距差值后便可解算得到定位標(biāo)簽的位置坐標(biāo)；2)根據(jù)iBeacon定位基站接收到定位標(biāo)簽的RSSI值計算定位標(biāo)簽到iBeacon定位基站的距離，在步驟1)得到x，y坐標(biāo)的基礎(chǔ)上解算得到z坐標(biāo)。

所述高精度三維實時定位方法步驟1)中，其具體的解算方法為：