[發明專利]基于UWB定位的分層立體監測方法及系統

有效

• 申請號: 201910080390.0
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109640256B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 王黎明;高軍;韋松郁;張珂;張卓;呂文青
• 申請（專利權）人: 東北大學秦皇島分校
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/33;H04W64/00
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 秦溪

本發明公開了一種基于UWB定位的分層立體監測方法及系統，其中，所述方法包括：將施工場地的三維空間劃分為至少兩個三維區域，每個三維區域均設置4個UWB定位基站；施工人員攜帶UWB定位標簽進入施工場地，當標簽位于任意一個三維區域內，標簽與該三維區域內的4個基站均進行通信；各UWB定位基站在可通信范圍內的測距信息被實時上傳至上位機；上位機根據各UWB定位基站在可通信范圍內的測距信息判定標簽位于哪個三維區域；根據確定的三維區域內的4個基站與標簽之間的距離信息，進行坐標解算，得到UWB定位標簽的三維坐標；顯示三維定位圖像。與現有技術相比，本發明使得安全管理人員可以實時準確地監測各施工人員的位置信息。

技術領域

本發明涉及一種基于UWB定位的分層立體監測方法及系統，屬于三維立體監測技術領域。

背景技術

在建筑施工場地，施工人員往往要在多層樓面上同時進行作業，由于環境的復雜性，安全問題往往不能被安全管理人員及時知曉。目前，一般是利用監控攝像頭來對于建筑工地的人員安全進行監測。但是，隨著施工的進展，監控區域的遮擋越來越大，監控攝像頭無法及時對施工人員的安全進行監測。另外，由于是在室內或者有樓宇遮擋的施工場地，衛星信號會被嚴重影響，從而導致無法通過GPS或者北斗對施工人員進行定位，因此，對人員位置的監控則需要利用室內定位技術來實現。常見的室內無線定位技術有Wi-Fi、藍牙、超寬帶(UWB)：Wi-Fi定位可以實現復雜的大范圍定位，但精度只能達到2米左右，無法做到精準定位；藍牙系統的穩定性較差，噪聲對信號干擾大；在進行三維空間定位時，常規的UWB定位技術雖然精度高，但定位基站之間以及定位基站與定位標簽之間的通信距離會受到很大的限制，不能進行長距離的定位，因此不適用于建筑施工場地的定位監測。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種基于UWB定位的分層立體監測方法及系統，可以至少解決上述技術問題之一。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：

一種基于UWB定位的分層立體監測方法，包括：步驟S1，將施工場地的三維空間劃分為至少兩個三維區域，其中，每個三維區域均設置4個兩兩之間可通信的UWB定位基站；步驟S2，施工人員攜帶UWB定位標簽進入施工場地，當所述UWB定位標簽位于任意一個三維區域內，所述UWB定位標簽與該三維區域內的4個UWB定位基站均進行通信；施工場地中的各UWB定位基站在可通信范圍內的測距信息被實時上傳至上位機；步驟S3，所述上位機根據各UWB定位基站在可通信范圍內的測距信息判定所述UWB定位標簽位于哪個三維區域；步驟S4，所述上位機根據所述步驟S3確定的三維區域內的4個UWB定位基站與所述UWB定位標簽之間的距離信息，進行坐標解算，得到所述UWB定位標簽的三維坐標；步驟S5，所述上位機顯示三維定位圖像。

前述的基于UWB定位的分層立體監測方法中，所述步驟S1具體包括：以預先設置的第一長度為最小劃分單位對施工場地三維空間的水平長距離方向進行劃分，以預先設置的第二長度為最小劃分單位對施工場地三維空間的水平寬距離方向進行劃分，以預先設置的第三長度為最小劃分單位對施工場地三維空間的豎直方向進行劃分，形成所述至少兩個三維區域；相鄰的三維區域形成的交界點處均設置一個UWB定位基站。

前述的基于UWB定位的分層立體監測方法中，所述步驟S3具體包括：步驟S31，所述上位機判斷是否有三維區域內的4個UWB定位基站與所述UWB定位標簽均有測距信息，若有則執行步驟S32，否則重復所述步驟S31；所述步驟S32，所述上位機判斷三維區域的數量是否為一個，若是則執行步驟S33，否則執行步驟S34；所述步驟S33，所述上位機判定所述UWB定位標簽位于該三維區域；所述步驟S34，所述上位機分別計算每個三維區域內的4個UWB定位基站對所述UWB定位標簽的測距信息之和，得到多個測距信息之和；步驟S35，所述上位機比較所述步驟S34計算得到的多個測距信息之和的大小，得到最小值，并判定所述UWB定位標簽位于所述最小值對應的三維區域。