一种基于UWB技术的人员定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于UWB技术的人员定位系统，属于化工园区人员定位技术领域，其包括：登记模块、定位模块、视频监控模块、报警模块以及数据库；定位模块包括三个UWB基站以及用于向UWB基站发送信号的定位器，定位器用于安装在技术人员和外来人员的身上，定位器能够实时向各个UWB基站发送脉冲信号，利用脉冲信号在定位器和UWB基站之间往返的飞行时间来测量节点间的距离，从而能够确定厂区内的工作人员或外来人员的在厂区内的准确位置，即能实现对厂区内的人员定位；报警模块，报警模块用于检测，当外来人员进入危险区、或者工作人员离岗、串岗等自动报警；本发明专利技术具有规范工作人员和外来人员的安全管理的效果。

A personnel positioning system based on UWB Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于UWB技术的人员定位系统
本专利技术涉及化工园区人员定位
，尤其是涉及一种基于UWB技术的人员定位系统。
技术介绍
目前，工业园，是建立在一块固定地域上的由制造企业和服务企业形成的企业社区。在该社区内，各成员单位通过共同管理环境事宜和经济事宜来获取更大的环境效益、经济效益和社会效益。化工园区存在大量的化工原料，其危险性更高，因此对化工园区这类工业园区的进行实时动态监测，了解其运行状态，进而及时对隐患排查，更是尤为重要。通常化工园区内存储有易燃易爆、有毒有害危险品，每个区域内有特定的工作人员，同时，需要外来人员对原料和设备进行定期巡检，以及运送原料的车辆和驾驶人员等，厂区工作人员和外来人员缺乏安全管理，不能准确和及时的了解厂区各个区域工作人员的位置和状态；部分危险区域，外来人员随意进入，容易带来安全隐患及信息泄露。因此，需要对外来人员、以及工作人员进行实时跟踪。目前，主流的定位方法有七种，分别是红外、超声波、蓝牙、WIFI、RFID、UWB和ZigBee。红外、超声波、蓝牙、ZigBee因其复杂环境下定位误差不稳定、易受障碍物干扰的特性而无法很好的用于室内定位。而RFID技术中所使用的标签可读范围小，标签部署对定位精度影响大且不具有通信能力，不便于整合到其他系统中。UWB定位技术是定位研究的热门定位技术，UWB技术与传统室内定位技术相比，其时域信号较窄，时间分辨率较强，接收多径反射延时信号与直达信号的时间差一般大于脉冲宽度，因此，UWB信号在时域上是可分离的，UWB定位技术可快速提取出直达信号，实现精确定位。因此，为了对厂区工作人员和外来人员实现安全管理，一种基于UWB技术的人员定位技术亟待开发。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于UWB技术的人员定位系统，能够实时对厂区内的工作人员和外来人员进行定位，即能对工作人员的工作起到规范作用，提高工作人员的工作效率，还能防止外来人员进入到危险区域，从而达到规范工作人员和外来人员的安全管理。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于UWB技术的人员定位系统，包括：登记模块，登记模块用于对进入厂区内的工作人员和外来人员的信息进行登记，对工作人员和外来人员的信息进行核实；定位模块，定位模块用于对厂区内的工作人员和外来人员进行实时的位置定位，以便能够清楚厂区内的工作人员和外来人员进行实时的定位管理；定位模块包括三个UWB基站以及用于向UWB基站发送信号的定位器，定位器用于安装在技术人员和外来人员的身上，定位器能够实时向各个UWB基站发送脉冲信号，利用脉冲信号在定位器和UWB基站之间往返的飞行时间来测量节点间的距离，再根据三点定位法对厂区内人员进行定位，从而能够确定厂区内的工作人员或外来人员的在厂区内的准确位置，即能实现对厂区内的人员定位；报警模块，报警模块能够根据设置于报警模块用于检测，当外来人员进入危险区、或者工作人员离岗、串岗等自动报警；视频监控模块，视频监控模块用于拍摄厂区内设备和人员情况，对拍摄的图像进行处理并转换成电脑所能识别的数字信息，便于工作人员从电脑上进行查看；数据库，数据库用于存储位于厂区内工作人员的相关信息，存储厂外工作人员的相关信息、拍摄的图片以及运动轨迹等。通过采用上述方案，外来人员和工作人员进入厂区内需要佩戴定位器，定位器能够实时向各个UWB基站发送脉冲信号，UWB技术的基本距离测量其实是利用了距离、时间、速度这三者之间的关系，定位器、UWB基站之间会相互发送电磁波进行通信，并且电磁波的速度是恒定不变的常量，和光速相同，所以只需确定电磁波从定位器到UWB基站的飞行时间t，UWB基站用于接收脉冲信号数据，同时计算出电磁波从UWB基站发送至定位器并返回至UWB基站的时间t1，t1=2t，即能测得定位器到UWB基站的距离后，通过三点定位法画3个圆，以UWB基站为圆心，距离为半径画3个圆，3个圆的交点即为定位器的位置，从而能够确定厂区内的工作人员或外来人员的在厂区内的准确位置，当厂区内工作人员离岗、串岗等自动报警，当外来人员进入危险区是及时报警，即能对工作人员的工作起到规范作用，提高工作人员的工作效率，还能防止外来人员进入到危险区域，从而达到规范工作人员和外来人员的安全管理。本专利技术进一步设置为：所述登记模块包括打卡单元、核对单元以及信息录入单元；打卡单元，打卡单元包括打卡器，厂区内的工作人员在进入到厂区内时，需要指纹打开上班；核对单元，数据库中存储有员工的指纹信息等相关信息，当工作人员打卡时，核对单元读取数据库中的指纹信息，并将数据库中的指纹信息和打卡器上读取的指纹信息一一核对，直到数据库中的指纹信息和打卡器上的信息对应，即为该厂区的工作人员，证明打卡成功；信息录入单元，信息录入单元用于登记外来访客，对外来访客的相关信息进行记录和核实。通过采用上述方案，打开单元能够对进入厂区内的工作人员的身份进行登记和核对，信息录入单元能够对外来人员进行登记和核实，从而便于厂区内的人员管理。本专利技术进一步设置为：所述定位模块连接有轨迹生成模块，轨迹生成模块用于接收各个基站接收的脉冲信号数据，并根据各个UWB基站发送的脉冲信号数据进行计算，计算出定位器的定位坐标，根据各个时刻的定位坐标连接在一起，即能生成定位器的运动轨迹，同时将各个定位器对应的人员生成的运动轨迹存储于数据库中，以便对该人员在厂区内的历史轨迹进行追溯，方便后期的轨迹跟踪和查询。通过采用上述方案，轨迹生成模块用于生成定位器的运动轨迹，以便对该人员在厂区内的历史轨迹进行追溯，方便后期的轨迹跟踪和查询。本专利技术进一步设置为：所述定位模块连接有电子围栏模块，电子围栏模块将厂区电子地图分隔为不同的车间，即能圈定车间的生效时间和范围，电子围栏模块内预先设定有规定的工作人员的名单，工作人员的人数等相关信息。通过采用上述方案，厂区的电子地图上即能圈定车间的生效时间和范围，在厂区的电子地图上可快速完成电子围栏圈定，电子围栏模块内预先设定有规定的工作人员的名单，工作人员的人数等相关信息，以便能够及时查阅相关的信息。本专利技术进一步设置为：所述定位模块还连接有视频联动模块，视频联动模块连接定位模块、视频监控模块，用于将定位器对工作人员的定位和摄像头拍摄的图形信息结合，定位器形成的运动轨迹生成于电子地图上，摄像头设置于车间内并全景拍摄车间内的情况。通过采用上述方案，定位器形成的运动轨迹生成于电子地图上，摄像头设置于车间内并全景拍摄车间内的情况，使各个车间的信息对应全景摄像头，全景摄像头能够实时拍摄车间内设备情况，人员工作状态等，当点开该车间的电子地图时，能够及时调出监控画面，看清工作人员或外来人员在该车间内的工作情况。本专利技术进一步设置为：所述报警模块包括超员报警单元、越界报警单元、呼救报警单元以及静止报警单元；超员报警单元，超员报警单元能够对进入到各个车间内的人数进行计数，当车间内的人数超过额定人数时报警以便提醒超额人数撤离；越界报警单元，越界报警单元用于规范一些员工，尤其是承包商作业人员的活动禁止区域，一旦擅自本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于UWB技术的人员定位系统，其特征在于：包括：/n登记模块(1)，登记模块(1)用于对进入厂区内的工作人员和外来人员的信息进行登记，对工作人员和外来人员的信息进行核实；/n定位模块(2)，定位模块(2)用于对厂区内的工作人员和外来人员进行实时的位置定位，以便能够清楚厂区内的工作人员和外来人员进行实时的定位管理；/n定位模块(2)包括三个UWB基站(21)以及用于向UWB基站(21)发送信号的定位器(22)，定位器(22)用于安装在技术人员和外来人员的身上，定位器(22)能够实时向各个UWB基站(21)发送脉冲信号，利用脉冲信号在定位器(22)和UWB基站(21)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离，再根据三点定位法对厂区内人员进行定位，从而能够确定厂区内的工作人员或外来人员的在厂区内的准确位置，即能实现对厂区内的人员定位；/n报警模块(4)，报警模块(4)能够根据设置于报警模块(4)用于检测，当外来人员进入危险区、或者工作人员离岗、串岗等自动报警；/n视频监控模块(3)，视频监控模块(3)用于拍摄厂区内设备和人员情况，对拍摄的图像进行处理并转换成电脑所能识别的数字信息，便于工作人员从电脑上进行查看；/n数据库(6)，数据库(6)用于存储位于厂区内工作人员的相关信息，存储厂外工作人员的相关信息、拍摄的图片以及运动轨迹等。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于UWB技术的人员定位系统，其特征在于：包括：
登记模块(1)，登记模块(1)用于对进入厂区内的工作人员和外来人员的信息进行登记，对工作人员和外来人员的信息进行核实；
定位模块(2)，定位模块(2)用于对厂区内的工作人员和外来人员进行实时的位置定位，以便能够清楚厂区内的工作人员和外来人员进行实时的定位管理；
定位模块(2)包括三个UWB基站(21)以及用于向UWB基站(21)发送信号的定位器(22)，定位器(22)用于安装在技术人员和外来人员的身上，定位器(22)能够实时向各个UWB基站(21)发送脉冲信号，利用脉冲信号在定位器(22)和UWB基站(21)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离，再根据三点定位法对厂区内人员进行定位，从而能够确定厂区内的工作人员或外来人员的在厂区内的准确位置，即能实现对厂区内的人员定位；
报警模块(4)，报警模块(4)能够根据设置于报警模块(4)用于检测，当外来人员进入危险区、或者工作人员离岗、串岗等自动报警；
视频监控模块(3)，视频监控模块(3)用于拍摄厂区内设备和人员情况，对拍摄的图像进行处理并转换成电脑所能识别的数字信息，便于工作人员从电脑上进行查看；
数据库(6)，数据库(6)用于存储位于厂区内工作人员的相关信息，存储厂外工作人员的相关信息、拍摄的图片以及运动轨迹等。


2.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术的人员定位系统，其特征在于：
所述登记模块(1)包括打卡单元(11)、核对单元(12)以及信息录入单元(13)；
打卡单元(11)，打卡单元(11)包括打卡器，厂区内的工作人员在进入到厂区内时，需要指纹打开上班；
核对单元(12)，数据库(6)中存储有员工的指纹信息等相关信息，当工作人员打卡时，核对单元(12)读取数据库(6)中的指纹信息，并将数据库(6)中的指纹信息和打卡器上读取的指纹信息一一核对，直到数据库(6)中的指纹信息和打卡器上的信息对应，即为该厂区的工作人员，证明打卡成功；
信息录入单元(13)，信息录入单元(13)用于登记外来访客，对外来访客的相关信息进行记录和核实。


3.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术的人员定位系统，其特征在于：所述定位模块(2)连接有轨迹生成模块(23)，轨迹生成模块(23)用于接收各个基站接收的脉冲信号数据，并根据各个UWB基站(21)发送的脉冲信号数据进行计算，计算出定位器(22)的定位坐标，根据各个时刻的定位坐标连接在一起，即能生成定位器(22)的运动轨迹，同时将各个定位器(22)对应的人员生成的运动轨迹存储于数据库(6)中，以便对该人员在厂区内的历史轨迹进行追溯，方便后期的轨迹跟踪和查询。


4.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术的人员定位系统，其特征在于：所述定位模块(2)连接有电子围栏模块(24)，电子围栏模块(24)将厂区电子地图分隔为不同的车...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建中，李迪，张琦，林帅，孙传武，
申请(专利权)人：赛飞特工程技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37