一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法技术

本发明专利技术请求保护一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法，主要包括以下步骤：根据监管的室内的大小形状以及UWB模块天线辐射区域范围，在室内安装若干数量的UWB基站，使待管理的目标人员携带一个UWB信标标签，基站根据定位算法确定人员的位置信息以及收到标签发来的其它待处理的信息，信息传送到发给终端设备进行统筹管理，终端设备处理后发送给微信小程序或者手机APP等终端应用。

Visual management method for intelligent personnel based on ultra wideband indoor location technology

The invention requests protection of a visual management method for intelligent personnel based on ultra-wideband indoor positioning technology, mainly including the following steps: according to the size and shape of the supervised room and the radiation area of the UWB module antenna, a number of UWB base stations are installed indoors, so that the target personnel to be managed carries a UWB beacon. Sign, the base station determines the location information of personnel and receives other information from the tag according to the positioning algorithm. The information is transmitted to the terminal device for overall management. After the terminal device is processed, it is sent to the micro-message Apple or mobile phone APP and other terminal applications.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法
本专利技术属于UWB室内定位技术，具体属于一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法。
技术介绍
室外定位技术，如全球定位系统(GPS)和北斗已成功应用于各个领域，包括室外营救，车载导航，物流运输，是目前室外定位中最为成功的一种技术，但值得注意的是，由于GPS信号或者北斗信号无法有效穿透建筑物的墙壁等障碍物，这样会导致室外定位误差增大。GPS或者北斗的定位精度在几十米范围内，能够满足室外定位的要求。但是，对于室内定位而言，精度必须精确到几十厘米才能够满足需要，而室内定位技术必须结合无线传感网络，传感器技术，信号处理技术等众多交叉领域。针对于室内外的无线定位技术多种多样，比如红外线、蓝牙、Zigbee、Wi-Fi、RFID、超宽带UWB等。这些技术都分别适用于不用的环境也都有各自的优势与不足。红外线室内定位技术，如最早的室内定位系统ActiveBadge，由于红外线自身的穿透力不强和环境中直射光线引起的散射，导致定位效果并不理想。超声波的主要优点是传播距离远、方向性强。但是超声波的定位功能往往不如外线技术，需要结合反射式方法(三角定位)来实现精确地定位。蓝牙技术的最主要优点是功耗较低、对人体危害小，而且应用简单、容易实现，体积较小，方便集成在PDA、PC和手机中，所以易于推广。但是蓝牙的造价比较高，稳定性容易受环境影响。RFID技术具有非接触识别、非可视性、高速阅读、NLOS等优点。该技术的最大缺点是工作的距离比较近，不利于与其他系统进行联合工作。UWB技术以它自身的诸多优势崭露头角，并逐渐成为未来无线定位技术的研究热点。它的优点有：较低的功耗、很高的安全性、良好的抗多径效果、很低的系统复杂度以及能够精确提供定位精度等。更适合于作为士兵协同对抗这种对定位要求很高的室内环境使用。从企业、市场、学校、社群等有人生活、工作的地方必然少不了管理，而管理的本质也是“人”，随着人工智能和互联网新信息技术的发展，对传统复杂费时的管理办法也迫切需要创新。如何更有效的进行人员管理，如减少基础管理的成本、加强管理过程的效率，减少人员管理控制系统的危险系数、加强人员调度的能动性等，这是每个管理机制和结构的刚需，对管理方资本集成化具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种提高管理效率的基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法。本专利技术的技术方案如下：一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法，其包括以下步骤：(1)布局定位基站，根据监管的室内的大小形状以及超宽带模块天线辐射区域范围，在室内安装若干数量的定位基站，管理者通过无线传感器设备将状态控制信息发送给定位基站；(2)被管理人员携带一个定位标签，每个定位标签与定位基站之间以超宽带信号周期性地收发数据帧，同时基站与信标记录发送和接收数据帧的时间戳信息；(3)定位基站接收标签发送过来带有时间戳信息的数据帧，结合基站记录的时间戳信息确定标签达到不同定位基站之间的时间差，并利用快速定位技术及优化算法来计算标签位置；(4)将需要检测的信息与位置信息发送给终端设备，并通过互联网传给手机应用。进一步的，所述步骤(1)布局定位基站，根据监管的室内的大小形状以及超宽带模块天线辐射区域范围，在室内安装若干数量的定位基站，具体包括：针对目标场地绘制室内平面电子地图，并规定x、y、z轴的方向；安装若干个定位基站，并测量确定每个定位基站在平面电子地图中的位置坐标；将定位锚节点的位置坐标输入到服务器中；为每个目标用户设置移动标签。进一步的，所述步骤2)-步骤4具体包括：每间隔时间Δt1，目标用户上的移动标签通过UWB发射芯片向每个定位基站发送定位信号，所述定位信号包括所在移动标签的ID号；定位基站通过UWB无线接收器接收每个移动标签的定位信号，并将移动标签ID号和定位信号到达定位基站的时间戳组合成时间戳数据，通过Wi-Fi模块发送给服务器的无线访问节点；服务器对时间戳数据进行解算，利用TDOA(到达时间差)算法得到每个目标用户的X、Y、Z坐标信息，并在平面电子地图上显示每个目标用户的位置。进一步的，所述定位基站通过MicroUSB或锂电池供电，以STM32F103C8T6为主控，控制与协调各个模块的运行，用DWM1000模块记录与信标之间信息收发的时间戳，通过ESP8266串口WIFI模块把数据通过局域网传送给终端机进行处理。进一步的，所述信标通过锂电池供电，以STM32C8T6为主控，用DWM1000模块记录与基站信息收发的时间戳，通过ESP8266串口WIFI模块通过局域网与终端机交换信息，通过OLED与按键进行人机交互，用蜂鸣器发出警报信息。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术1)位置地图服务：a.地图可缩放、拖拽、多地图切换b.点击任意标签查看详情c.地图实时截屏d.适应监控中心大屏、分屏模式的全屏地图显示(2)实时轨迹显示a.组织结构式分级人员管理，部门/个人信息数据库b.按标签ID检索c.配置考勤任务(3)自动点名服务a.任意区域内人数实时动态点名b.区域内人员详情列表显示c.实时监控人员的状态(4)自动考勤a.平面区域考勤和立体空间区域考勤b.统计人员的出勤时间/迟到c.考勤结果自动输出(5)安全报警:当人员出现危险时，自动报警附图说明图1是本专利技术提供优选实施例，表示人员管理系统的电子围栏与警告管理功能，在上位机上的平面地图上划定一定区域作为电子围栏，可同时划定多个区域，管理者设置电子围栏范围内的人员标签ID群组。启动电子围栏后，能够进行人员进围栏区域、出围栏区域警告，警告实时在标签短与监控端双重提示，并且可以查询警告记录，方便管理者管理。图2表示人员管理系统的区域统计与电子点名功能，能够在任意划定区域内进行人数实时动态点名，区域统计能够将该划定区域实时区域内人员详情列表显示，电子点名能够由管理者设置应到人员，实时显示应道人员、实到人员、缺勤人员和其他人员总数与详细列表信息。图3表示人员管理系统的系统架构图，若干UWB定位基站分布在管理区域范围内，被管理人员携带定位标签，基站和标签之间通过有线以太网或WiFi与基站连接到局域网，由服务器管理和处理数据，管理者通过工作台进行管理系统运行。图4表示UWB基站的系统方框图，基站以STM32F103C8T6为主控，留有SWD下载接口与一个串口接口，通过MicroUSB或锂电池供电，用DWM1000模块记录与信标之间信息收发的时间戳，通过ESP8266串口WIFI模块把数据通过局域网传送给终端机进行通信。图5表示UWB信标的系统方框图，以STM32C8T6为主控，留有SWD下载接口，通过锂电池供电，用DWM1000模块记录与基站信息收发的时间戳，通过ESP8266串口WIFI模块通过局域网与终端机交换信息，通过OLED与按键进行人机交互，用蜂鸣器发出警报信息。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：我们设计了一套这样的智能人员可视化管理系统，它可运用在养老院、幼儿园、地下矿工等场景。图1是本专利技术提供优选实施例，表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)布局定位基站，根据监管的室内的大小形状以及超宽带模块天线辐射区域范围，在室内安装若干数量的定位基站，管理者通过无线传感器设备将状态控制信息发送给定位基站；(2)被管理人员携带一个定位标签，每个定位标签与定位基站之间以超宽带信号周期性地收发数据帧，同时基站与信标记录发送和接收数据帧的时间戳信息；(3)定位基站接收标签发送过来带有时间戳信息的数据帧，结合基站记录的时间戳信息确定标签达到不同定位基站之间的时间差，并利用快速定位技术及优化算法来计算标签位置；(4)将需要检测的信息与位置信息发送给终端设备，并通过互联网传给手机应用。

【技术特征摘要】
1.一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)布局定位基站，根据监管的室内的大小形状以及超宽带模块天线辐射区域范围，在室内安装若干数量的定位基站，管理者通过无线传感器设备将状态控制信息发送给定位基站；(2)被管理人员携带一个定位标签，每个定位标签与定位基站之间以超宽带信号周期性地收发数据帧，同时基站与信标记录发送和接收数据帧的时间戳信息；(3)定位基站接收标签发送过来带有时间戳信息的数据帧，结合基站记录的时间戳信息确定标签达到不同定位基站之间的时间差，并利用快速定位技术及优化算法来计算标签位置；(4)将需要检测的信息与位置信息发送给终端设备，并通过互联网传给手机应用。2.根据权利要求1所述的一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理方法，其特征在于，所述步骤(1)布局定位基站，根据监管的室内的大小形状以及超宽带模块天线辐射区域范围，在室内安装若干数量的定位基站，具体包括：针对目标场地绘制室内平面电子地图，并规定x、y、z轴的方向；安装若干个定位基站，并测量确定每个定位基站在平面电子地图中的位置坐标；将定位锚节点的位置坐标输入到服务器中；为每个目标用户设置移动标签。3.根据权利要求1所述的一种基于超宽带室内定位技术的智能人员可视化管理...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明坤，卢安文，丁科宇，陈世祥，周守森，周建军，黄丹，邢佳佳，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50