一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统，至少包括中心服务器、设置在养老院各个区域空间的三维定位子系统及摄像头，其中，三维定位子系统包括至少四个用于检测UWB标签位置的基站，基站和摄像头位置固定设置并覆盖整个区域空间，摄像头用于记录相应区域的监控视频信息并传输至中心服务器；中心服务器对所获取的数据信息进行实时处理分析，记录UWB标签的位置信息，以及对该位置区域相应摄像头传输过来的视频信息通过视频定位算法进行位置确认。采用本发明专利技术的技术方案，能够进一步提高老人的定位精度，提高异常状况的响应速度，优化养老院的管理方式，提高管理效率。

A UWB 3D positioning system based on video aided positioning

The invention discloses a UWB 3D positioning system based on video assisted location, at least a center server, a three-dimensional positioning subsystem and a camera set in each area of a nursing home. The 3D positioning subsystem includes at least four base stations for detecting the location of the UWB label, and the location of the base station and the camera is fixed. The whole area space is set and covered. The camera is used to record the monitoring video information of the corresponding area and transmit it to the center server; the center server performs real-time processing and analysis of the acquired data information, records the location information of the UWB label, and the video information transmitted over the corresponding image header in the location area through the view. Frequency localization algorithm is used for location confirmation. The technical scheme of the invention can further improve the positioning accuracy of the elderly, improve the response speed of the abnormal condition, optimize the management mode of the nursing home, and improve the management efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统
本专利技术涉及通信技术、视频定位识别技术和计算机
，尤其涉及一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统。
技术介绍
随着我国逐渐进入老年社会，养老成为中国热议话题。养老院作为最主要的养老形式之一，必将承担着更大的社会责任。目前，养老院规模不断扩大,传统养老院管理模式很难监管到每一个区域以及每一位老人的状况，而老人异常(跌倒、发病等)，如果不及时发现并提供相应的救助，将会造成严重的后果，甚至危及生命安全。因此，现有养老服务存在潜在的管理危险和安全隐患，如何提高养老院管理效率以及提供更优质的养老服务，成为当前研究的热点。为了提高管理效率，当前养老院设施日趋完善，比如采用室内定位系统、视频监控系统、智能手环等技术，然而，现有技术仅将上述技术简单应用于养老院场景，各个系统各自为战，没有形成协同效益，不能很好地满足实际中养老院的应用需求。具体来说，养老院区域空间里有较多障碍物，容易在信号传输过程中产生多径效应影响定位精度，以及多个老人聚集时会对识别精度造成一定影响，传统的定位方式无法满足实际需求；同时，一个养老院老人数量在几十到几百不等数据传输和处理量都非常大，现有设施对老人异常状况响应速度较慢；另一方面，现有技术用于定位的智能手环通常仅设置三轴姿态传感器作为老人异常状况的识别，然而，该方式误报率较高，反而增加了管理人员的工作压力。故，针对现有技术的缺陷，实有必要提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统，应用于养老院场合，能够进一步提高老人的定位精度，提高异常状况的响应速度，优化养老院的管理方式，提高管理效率。为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的技术方案如下：一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统，至少包括中心服务器、设置在养老院各个区域空间的三维定位子系统及摄像头，其中，所述三维定位子系统包括至少四个用于检测UWB标签位置的基站，其中，至少三个基站处在同一水平面且至少至少一个基站设置在该平面以外并靠近天花板区域；所述基站和摄像头位置固定设置并覆盖整个区域空间，所述摄像头用于记录相应区域的监控视频信息并传输至中心服务器；所述基站至少包括基站主控模块和UWB测距模块，所述UWB测距模块用于测定端对端的距离；任三个基站组成一个测距单元，用于测量基站之间的距离以及老人随身佩带的UWB标签与各个基站之间的距离并通过三边测量算法获取UWB标签的初步位置信息，系统中多个测距单元获取的多个初步位置信息通过计算获得UWB标签位置信息；所述UWB标签的位置信息至少包括平面位置信息和高度信息；其中一个基站与中心服务器相连接作为主基站，其余为辅助基站，所述辅助基站用于将其获取的测距信息发送给主基站；所述主基站用于将UWB标签的位置信息发送给所述中心服务器；所述中心服务器对所获取的数据信息进行实时处理分析，记录UWB标签的位置信息，以及对该位置区域相应摄像头传输过来的视频信息通过视频定位算法进行位置确认；当判断UWB标签出现异常状况时，所述中心服务器实时警示该UWB标签所处的位置信息，并控制相应摄像头转向并记录异常位置的场景。在上述技术方案中，通过UWB三维定位实现UWB标签定位，不仅提高了定位精度，同时通过获取标签所处的空间高度并以此作为异常判断的重要参数之一，有效降低了异常的误报警率。同时，采用视频信息作为辅助定位，进一步提高了定位精度以及异常事件的响应速度。作为优选的技术方案，还包括手环子系统，所述手环子系统用于实现老人异常状况和位置监控，其包括每个老人随身携带或佩戴的智能手环和移动终端，所述移动终端以无线的方式接入中心服务器；所述智能手环至少包括手环主控模块、UWB标签、加速度传感器和生物电阻抗性传感器，所述UWB标签具有唯一标识；所述加速度传感器用于采集老人移动加速度信息，所述生物电阻抗性传感器用于采集老人的皮肤电信息；所述智能手环与移动终端之间以无线的方式进行数据传输，进而将其采集的传感器信息发送到中心服务器。上述技术方案中，通过独立的两个数据通道分别实现定位信息和传感信息的传输，从而能够有效缓解数据传输压力。另外，本专利技术通过移动终端实现智能手环与中心服务器的数据传输，从而能够有效降低智能手环的功耗，使其具有更长的待机时间。作为优选的技术方案，所述中心服务器对获取的智能手环的传感器信息、UWB标签的位置信息以及监控视频信息进行实时处理并以此判断老人是否出现异常状况。作为优选的技术方案，还包括网络通信模块，所述主基站和摄像头通过网络通信模块接入所述中心服务器。作为优选的技术方案，所述移动终端为智能手机，所述智能手环与移动终端之间以蓝牙的方式进行数据传输；所述移动终端中设置APP程序，用于实时记录其对应智能手环的传感器信息以便老人随时查阅。作为优选的技术方案，所述智能手环还包括光学心率传感器，所述光学心率传感器用于采集老人的心率信号。作为优选的技术方案，所述智能手环还包括反馈按钮，所述反馈按钮则用于在老人异常状况发生时向中心服务器发出报警信息或者当所提示的报警通知有误时向中心服务器发出反馈信息。上述技术方案中，通过反馈按钮的设置，能够进一步提高异常状况的响应速度以及避免异常误报警时人力资源的浪费。作为优选的技术方案，所述生物电阻抗性传感器利用LM4041和LMP2231元件测得皮肤电阻变化从而获得皮肤电信息。上述技术方案中，采用生物电阻抗性传感器作为异常判断的重要参数之一，提高了异常检测的精度。作为优选的技术方案，所基站的位置为离墙0.5-1米且离地2-3米。作为优选的技术方案，还包括监控移动终端，所述监控移动终端远程接入中心服务器并实时获取相应老人的数据信息。与现有技术相比较，本专利技术通过中心服务器将视频信息、标签信息和基站信息存入数据库中和本地内存空间中，并实时更新信息。管理人员可以通过终端的管理软件对老人所携带标签进行定位查询，实时了解老人坐标位置；通过调用每个房间的摄像头，实时了解各房间老人活动状况，同时，利用视频信息进一步提高了定位精度。节省了传统养老院管理方法所需的人力和时间成本，优化了养老院的管理服务水平和员工工作效率，同时也能为老人提供一个安全祥和的生活环境以及更人性化的养老环境。附图说明图1为本专利技术的系统架构框图。图2为本专利技术中三维定位子系统结构示意图。图3为本专利技术中基站结构示意图。图4为本专利技术中智能手环结构示意图。图5为本专利技术中手环子系统结构示意图。图6为本专利技术另一种实施方式的系统架构图。如下具体实施例将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术提供的技术方案作进一步说明。在养老院的应用环境中，老人在移动或静坐时会因为周围的人或物造成遮挡现象，对视频识别的精度产生影响。当多个老人聚集时会对识别精度造成一定影响。同时，管理人员却不可能顾及到每个角落的每位老人，因此带来了潜在的管理危险和安全隐患。为此，本专利技术架构一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统，建立一套室内定位系统和摄像头监控系统，用于老人异常(跌倒、发病等)信息数据搜集和分析，能够应用于养老院或者其他类似的环境。以下简单介绍下，本专利技术中所采用的一些现有技术。首先，技术的发展使得社会各界对高精度的无线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统，其特征在于，至少包括中心服务器、设置在养老院各个区域空间的三维定位子系统及摄像头，其中，所述三维定位子系统包括至少四个用于检测UWB标签位置的基站，其中，至少三个基站处在同一水平面且至少一个基站设置在该平面以外并靠近天花板区域；所述基站和摄像头位置固定设置并覆盖整个区域空间，所述摄像头用于记录相应区域的监控视频信息并传输至中心服务器；所述基站至少包括基站主控模块和UWB测距模块，所述UWB测距模块用于测定端对端的距离；任三个基站组成一个测距单元，用于测量基站之间的距离以及老人随身佩带的UWB标签与各个基站之间的距离并通过三边测量算法获取UWB标签的初步位置信息，系统中多个测距单元获取的多个初步位置信息通过计算获得UWB标签位置信息；所述UWB标签的位置信息至少包括平面位置信息和高度信息；其中一个基站与中心服务器相连接作为主基站，其余为辅助基站，所述辅助基站用于将其获取的测距信息发送给主基站；所述主基站用于将UWB标签的位置信息发送给所述中心服务器；所述中心服务器对所获取的数据信息进行实时处理分析，记录UWB标签的位置信息，以及对该位置区域相应摄像头传输过来的视频信息通过视频定位算法进行位置确认；当判断UWB标签出现异常状况时，所述中心服务器实时警示该UWB标签所处的位置信息，并控制相应摄像头转向并记录异常位置的场景。...

【技术特征摘要】
1.一种基于视频辅助定位的UWB三维定位系统，其特征在于，至少包括中心服务器、设置在养老院各个区域空间的三维定位子系统及摄像头，其中，所述三维定位子系统包括至少四个用于检测UWB标签位置的基站，其中，至少三个基站处在同一水平面且至少一个基站设置在该平面以外并靠近天花板区域；所述基站和摄像头位置固定设置并覆盖整个区域空间，所述摄像头用于记录相应区域的监控视频信息并传输至中心服务器；所述基站至少包括基站主控模块和UWB测距模块，所述UWB测距模块用于测定端对端的距离；任三个基站组成一个测距单元，用于测量基站之间的距离以及老人随身佩带的UWB标签与各个基站之间的距离并通过三边测量算法获取UWB标签的初步位置信息，系统中多个测距单元获取的多个初步位置信息通过计算获得UWB标签位置信息；所述UWB标签的位置信息至少包括平面位置信息和高度信息；其中一个基站与中心服务器相连接作为主基站，其余为辅助基站，所述辅助基站用于将其获取的测距信息发送给主基站；所述主基站用于将UWB标签的位置信息发送给所述中心服务器；所述中心服务器对所获取的数据信息进行实时处理分析，记录UWB标签的位置信息，以及对该位置区域相应摄像头传输过来的视频信息通过视频定位算法进行位置确认；当判断UWB标签出现异常状况时，所述中心服务器实时警示该UWB标签所处的位置信息，并控制相应摄像头转向并记录异常位置的场景。2.根据权利要求1所述的基于视频辅助定位的UWB三维定位系统，其特征在于，还包括手环子系统，所述手环子系统用于实现老人异常状况和位置监控，其包括每个老人随身携带或佩戴的智能手环和移动终端，所述移动终端以无线的方式接入中心服务器；所述智能手环至少包括手环主控模块、UWB标签、加速度传感器和生物电阻抗性传感器，所述UWB标签具有唯一标识；所述加速度传感器用于采集老人移动加...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丙辰，吴端坡，
申请(专利权)人：杭州球帆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33