基于平行一维道路场景下的人员定位系统及定位方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于平行一维道路场景下的人员定位系统及方法，系统包括若干个单目相机、若干个UWB基站、若干个定位标签、服务器和定位应用平台；单目相机和UWB基站均与服务器形成数据连接，定位标签与UWB基站形成数据连接；服务器与定位应用平台形成数据连接；单目相机布设在道路的边缘，用于检测该道路上的图像信息并将获得的图像信息传输给服务器；UWB基站布设在道路的两侧边缘，用于接收定位标签的信号并向所述服务器传输定位标签的信号；服务器用于分析并处理图像信息和定位标签的信号，从而获得定位信息。解决了单目相机在光线昏暗和遮挡时的不足和两个UWB基站进行一维定位时位置偏移的问题，实现对道路上的人员精准定位。定位。定位。

【技术实现步骤摘要】
基于平行一维道路场景下的人员定位系统及定位方法


[0001]本专利技术属于电子安防
，尤其涉及一种基于平行一维道路场景下的人员定位系统及定位方法。

技术介绍

[0002]随着5G和物联网的快速发展，人们对高精度的位置需求日益增强，在室外环境中全球卫星定位导航系统已经日渐趋于完善和成熟，但是在室内环境中由于建筑物遮挡等因素，全球卫星定位导航系统难以满足人们对高精度的位置需求，因此如何提高室内环境的位置服务质量受到了人们的广泛关注。超宽带(Ultra
‑
Wide Band,UWB)定位技术因为其功耗低、时间分辨率高、抗多径能力和穿透能力强等特点在室内定位技术中脱颖而出。
[0003]但是在复杂环境下如(变电站)这种，对工作人员进行精准定位比较困难。在复杂环境下整体利用UWB定位系统进行二维定位时信号容易受到变电站设备的干扰，测量精度受到较大影响，造成工作人员的位置解算误差较大，而且所需定位基站数目较多，且难以满足实际变电站人员定位的使用需求。
[0004]现有技术中，只采用视觉定位即“单目相机定位”，受环境影响大，当环境昏暗时或者人与人相互遮挡时，易造成定位结果误判；只采用UWB定位系统对变电站整体环境下进行定位，由于变电站环境复杂，尤其是都是带有静电的庞大的金属设备，对UWB信号造成很大干扰，存在较大的定位误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是，提供一种基于平行一维道路场景下的人员定位系统，将UWB定位系统的二维定位转化为多区域一维联合定位，尽量减少障碍物对定位系统的影响，提升系统的定位精度，实现在复杂场景下精准定位道路上人员位置和轨迹。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该基于平行一维道路场景下的人员定位系统，包括若干个单目相机、若干个UWB基站、若干个定位标签、服务器和定位应用平台；所述单目相机和所述UWB基站均与所述服务器形成数据连接，所述定位标签与所述UWB基站形成数据连接；所述服务器与所述定位应用平台形成数据连接；所述单目相机布设在道路的边缘，用于检测该道路上的图像信息并将获得的图像信息传输给所述服务器；所述UWB基站布设在道路的两侧边缘，用于接收定位标签的信号并向所述服务器传输定位标签的信号；所述服务器用于分析并处理图像信息和定位标签的信号，从而获得定位信息。
[0007]作为本专利技术的优选技术方案，所述服务器包括视觉定位解算系统、UWB定位解算系统和定位解算引擎，所述视觉定位解算系统用于分析和处理图像信息，所述UWB定位解算系统用于分析和处理定位标签的信号；所述定位解算引擎用于匹配并融合视觉定位解算系统和UWB定位解算系统的解算结果，获得人员的运动轨迹。
[0008]作为本专利技术的优选技术方案，所述定位应用平台包括PC端或/和移动端。
[0009]作为本专利技术的优选技术方案，所述UWB基站和所述单目相机均通过通讯模块与所
述服务器形成通信连接，向所述服务器传输数据或信号。通讯模块通过有线或者无线的方式进行传输数据或信号。
[0010]本专利技术还要解决的技术问题是，提供一种基于平行一维道路场景下的人员定位方法，将UWB定位系统的二维定位转化为多区域一维联合定位，尽量减少障碍物对定位系统的影响，提升系统的定位精度，实现在复杂场景下精准定位道路上人员位置和轨迹。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：该基于平行一维道路场景下的人员定位的方法，具体包括以下步骤：
[0012]S1：在每一条道路上，采用一个单目相机实时检测道路上人员的图像信息，并将图像信息传输到服务器进行图像信息解算，获得人员的位置解算结果；
[0013]S2：在每一条道路上，采用两个UWB定位基站将接收到定位标签信号信息传输到服务器进行标签位置解算，获得携带定位标签的人员在道路上的一维位置解算结果；
[0014]S3：定位解算引擎对人员的位置解算结果和一维位置解算结果进行匹配，解算出人员的运动轨迹。
[0015]作为本专利技术的优选技术方案，还包括步骤S4：服务器将定位引擎解算出的人员运动轨迹，传输到定位应用平台(PC端、移动端等)，从而在所述定位应用平台实时对道路上人员进行监控追踪。
[0016]作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S1中服务器通过视觉定位解算系统进行图像信息解算，具体包括以下步骤：
[0017]S11：接收单目相机传输的每帧图像；
[0018]S12：先使用YOLOV5单目相机物体检测模型，通过训练使其成为人员专用检测器；
[0019]S13：添加边界框，然后选取参考点利用自修正俯仰角和偏航角的相似三角形测距算法，实现对人员位置解算，获得人员位置解算结果。
[0020]作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S13具体包括以下步骤：
[0021]S131：设定单目相机高度H，垂直落脚点坐标(Xc，Yc)，单目相机中心坐标(Uc，Vc)，单目相机的焦距坐标f，单目相机的外参{pitch，yaw}；单目相机的光心O点，其垂直投影到光轴上的点O
″
；行人实际位置为C点，并垂直投影在光轴上A点，d
′
为
A
点到光轴投影点O
″
的距离；AC为行人实际位置到光轴的投影距离k
′
，δ为yaw角的偏差值；从而解算输出道路上人员到单目相机中心的垂直距离d，人员到单目相机中心的水平横向距离k；
[0022]S132：计算落脚点的像素高度h＝|Xc
‑
Uc|，像素宽度w＝|Yc
‑
Vc|；
[0023]已知O
″
A＝d
′
，yaw＝δ，d＝d
′
*cosδ，k＝d
′
*sinδ，AC＝k
′
；且假设已知测量得到距离值d
′
，k
′
以及角度值δ，从而得到最终定位公式：
[0024][0025][0026][0027][0028]最终解算的相对单目相机的人员坐标(d，k)；
[0029]其中，h计算检测到像素框的高度，也是行人在图像中的高度，w为像素框的宽度；单目相机的光心O，其垂直投影在地面上的点O"；行人实际位置C点，并垂直投影在光轴上A点，d'为A点到光轴投影点O"的距离；AC为行人实际位置到光轴的投影距离k'。
[0030]作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S2中服务器通过的UWB定位解算系统进行标签位置解算，UWB定位解算系统将接收到的UWB数据信息通过TDOA或TOF定位算法对携带定位标签的人员进行一维定位坐标解算，获得一维定位坐标解算结果。
[0031]作为本专利技术的优选技术方案，所述步骤S3中定位解算引擎采用最长公共子序列(LCSS)匹配算法对视觉定位解算系统解算的人员位置坐标轨迹和UWB定位解算系统解算的人员位置坐标轨迹进行匹配，再融合人员位置解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于平行一维道路场景下的人员定位系统，其特征在于，包括若干个单目相机、若干个UWB基站、若干个定位标签、服务器和定位应用平台；所述单目相机和所述UWB基站均与所述服务器形成数据连接，所述定位标签与所述UWB基站形成数据连接；所述服务器与所述定位应用平台形成数据连接；所述单目相机布设在道路的边缘，用于检测该道路上的图像信息并将获得的图像信息传输给所述服务器；所述UWB基站布设在道路的两侧边缘，用于接收定位标签的信号并向所述服务器传输定位标签的信号；所述服务器用于分析并处理图像信息和定位标签的信号，从而获得定位信息。2.根据权利要求1所述的基于平行一维道路场景下的人员定位系统，其特征在于，所述服务器包括视觉定位解算系统、UWB定位解算系统和定位解算引擎，所述视觉定位解算系统用于分析和处理图像信息，所述UWB定位解算系统用于分析和处理定位标签的信号；所述定位解算引擎用于匹配并融合视觉定位解算系统和UWB定位解算系统的解算结果，获得人员的运动轨迹。3.根据权利要求1所述的基于平行一维道路场景下的人员定位系统，其特征在于，所述定位应用平台包括PC端、移动端。4.根据权利要求1所述的基于平行一维道路场景下的人员定位系统，其特征在于，所述UWB基站和所述单目相机均通过通讯模块与所述服务器形成通信连接，向所述服务器传输数据或信号。5.一种基于平行一维道路场景下的人员定位的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：在每一条道路上，采用一个单目相机实时检测道路上人员的图像信息，并将图像信息传输到服务器进行图像信息解算，获得人员的位置解算结果；S2：在每一条道路上，采用两个UWB定位基站将接收到定位标签信号信息传输到服务器进行标签位置解算，获得携带定位标签的人员在道路上的一维位置解算结果；S3：定位解算引擎对人员的位置解算结果和一维位置解算结果进行匹配，解算出人员的运动轨迹。6.根据权利要求5所述基于平行一维道路场景下的人员定位的方法，其特征在于，还包括步骤S4：服务器将定位引擎解算出的人员运动轨迹，传输到定位应用平台，从而在所述定位应用平台实时对道路上人员进行监控追踪。7.根据权利要求5所述基于平行一维道路场景下的人员定位的方法，其特征在于，所述步骤S1中服务器通过视觉定位解算系统进行图像信息解算，具体包括以下步骤：S11：接收单目相机传输的每帧图像；S12：先使用YOLOV5单目相机物体检测模型，通过训练使其成为人员专用检测器；S13：添加边界框，然后选取参考点利用自修正俯仰角和偏航角的相似三角形测距算法，实现对人员位置解算，获得人员位置解算结果。8.根据权利要求7所述基于平行一维道路场景下的人员定位的方法，其特征在于，所述步骤S13具体包括以下步骤：S131：设定单目相机高度H，垂直落脚点坐标(Xc,Yc)，单目相机中心坐标(Uc,Vc)，单目相机的焦距坐标f，单目相机的外参{pitch,yaw}；单目相机的光心为O点，其垂直投影到光轴上的点为点O"；人员实际位置为C点，垂直投影在光轴A点上，解算输出道路上人员到单目相机中心的垂直距离d，人员到单目相机中心的水平横向距离k；
S132：计算落脚点的像素高度h＝|Xc
‑
Uc|，像素宽度w＝|Yc
‑
Vc|，A点到光轴投影点O"的距离为O"A，人员位置到光轴的投影距离为AC；已知O
″
A＝d
′
，AC＝k
′
，yaw＝δ，d
‑
d
′
*cosδ，k＝d
′
*sinδ；且假设已测量得到距离值d',k'以及角度值δ，从而得到最终定位公式：*sinδ；且假设已测量得到距离值d',k'以及角度值δ，从而得到最终定位公式：*sinδ；且假设已测量得到距离值d',k'以及角度值δ，从而得到最终定位公式：*sinδ；且假设已测量得到距离值d',k'以及角度值δ，从而得到最终定位公式：最终解算的相对单目相机的人员坐标(d，k)；其中，h计算检测到像素框的高度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恒，李冀，肖岩，马琳琳，刘丽珍，
申请(专利权)人：河南省联睿智能科技研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：