[發明專利]一種基于iBeacon的工地人員定位系統及方法

在審

• 申請號: 201711116976.5
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107911791A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 武小平;劉成龍;張宇光;王婷婷;章輝宇;張強
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04W4/021
• 分類號: H04W4/021;H04W4/80;H04W4/30
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 魯力

1.一種基于iBeacon的工地人員定位系統，其特征在于：

iBeacon信標模塊：將iBeacon信標的標識信息作為人員的身份信息，并通過iBeacon信標模塊廣播信息，信標模塊作為安全帽的附屬設備便于方案實施；

CAN總線節點模塊：采集信標廣播并將iBeacon信標的信息通過網絡傳輸模塊傳輸到定位控制中心模塊

網絡傳輸模塊：用于傳輸iBeacon信標的信息；

定位控制中心模塊；接收iBeacon信標的信息并進行定位顯示到管理終端。

2.根據權利要求1所述的一種基于iBeacon的工地人員定位系統，其特征在于：

所述的iBeacon信標模塊包括一個iBeacon信號發射單元，用于確定人員的信息，以設置好的固定頻率和固定功率廣播信息供CAN節點模塊獲取廣播信息；

所述的CAN總線節點模塊包括主控制器單元、iBeacon信號接收單元、電源單元和CAN總線單元；iBeacon信號接收單元、電源單元和CAN總線單元均與主控制器單元連接，主控制器單元將iBeacon信號接收單元接收到的iBeacon信標的信息通過CAN總線單元發送到網絡傳輸模塊的網關單元，電源單元用于給CAN總線節點模塊供電；

所述的網絡傳輸模塊包括網關單元和以太網單元；網關單元與以太網單元連接，以太網單元連接定位控制中心模塊的定位服務器單元，網關單元用于進行協議轉換將信息發送到以太網單元；

所述的定位控制中心模塊包括數據庫服務器單元、定位服務器單元和管理終端單元；數據庫服務器單元和管理終端單元均通過互聯網與定位服務器單元連接，定位服務器單元進行定位處理并將人員位置信息顯示到管理終端單元。

3.一種基于iBeacon的工地人員定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，建立工地管理區域電子地圖，并將電子地圖存儲在數據庫服務器；

步驟2，將管理區域劃分成多個子區域，在子區域安裝CAN總線節點作為信號采集基站，并將CAN總線節點所在位置映射到電子地圖中；

步驟3，人員佩戴裝有iBeacon信標的安全帽進入工地管理區域；

步驟4，CAN總線節點獲取到iBeacon標簽的廣播信息，并將信息傳輸到定位控制中心；

步驟5，控制中心根據信號強度選擇信號最強的三個CAN總線節點，利用三邊定位算法進行定位并顯示到管理終端；具體而言，利用信號強度和距離之間的關系來計算iBeacon信標和CAN總線節點之間的距離，根據信道模型求解得到待定位置的信號強度，如公式(1)：

PL(d)=PL(d0)-10nlg(dd0)+Xσ---(1)]]>

其中，d表示iBeacon信標和CAN總線節點之間的距離，PL(d)表示iBeacon信標和CAN總線節點的距離為d時測的信號強度值，d₀為參考距離，單位為m，在這里取值為1，PL(d₀)為當iBeacon信標在參考距離時CAN總線節點測得的信號強度值，n為路徑損耗系數，表示信號強度隨著距離增加的損耗率，在這里取值為3，X_σ為平均值是0的高斯隨機變量(dBm)；

三邊定位算法是根據三個CAN總線節點測得的待測iBeacon信標的信號強度，再利用公式(1)來計算出待測iBeacon信標到三個CAN總線節點的距離，最后根據這三個距離信息計算出待測iBeacon信標的位置，計算公式為：

(X-Xa)2-(Y-Ya)2=Da2(X-Xb)2-(Y-Yb)2=Db2(X-Xc)2-(Y-Yc)2=Dc2---(2)]]>

其中(X,Y)為待測iBeacon信標的坐標，(X_a，Y_a)、(X_b，Y_b)、(X_c，Y_c)為三個CAN總線節點的坐標，D_a、D_b、D_c為待測iBeacon信標到三個CAN總線節點的距離。