[发明专利]基于超宽带和iBeacon高精度三维定位的智能管理系统

说明书

本发明公开了一种基于UWB和iBeacon高精度三维定位的智能管理系统，采用UWB技术与iBeacon技术的无缝融合，结合GIS地理信息系统、视频监控系统，实现移动目标的三维定位和轨迹回放、可视化指挥调度、定位场景三维展示、高危险区提醒、动态点名及视频联动等功能。本发明融合两种技术的优点，不仅提高了三维定位精度，而且减少了成本，提高了整个系统的稳定性，实现了真正意义的智能管控。

技术领域

本发明涉及的是一种无线室内定位领域的技术，具体是一种移动目标的三维实时管理系统。

背景技术

随着移动通信技术的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增加，特别是对于电力巡检、城市综合管廊以及石化工厂等复杂室内场景，实现对移动目标位置信息的实时监控和追踪，具有很强的实用价值。目前，主要的室内无线定位技术有：超宽带定位技术、射频识别技术和无线传感器网络等，相比于其他定位技术，超宽带技术具有定位精度高、稳定性强、抗多径效果好，发射功率低及辐射量小等优点。理论上单纯的超宽带定位技术就能实现高精度的三维定位，但是由于室内高程的限制以及复杂的环境容易造成高程方向的遮挡，使得单纯的一种定位技术很难同时兼顾三个维度的精确定位。而iBeacon技术以其部署成本低、体积小、易集成等优点，广泛应用于商场的室内导航，但是iBeacon技术是基于RSSI方式实现的位置解算，该技术的测距精度低，单纯使用iBeacon实现的三维定位系统，其定位精度低且稳定性较差。考虑到单一技术的不足，将多种技术的优势互补能实现性能更加完善的定位方案。

发明内容

本发明提出了一种基于超宽带和iBeacon高精度三维定位的智能管理系统，采用超宽带技术与iBeacon技术的无缝融合，结合GIS地理信息系统、视频监控系统，实现移动目标的三维定位和轨迹回放、可视化指挥调度、定位场景三维展示、高危险区提醒、动态点名及视频联动等功能。本发明的应用十分广泛，包括电力巡检、城市综合管廊、石化工厂等高危行业，其目的在于对人员设备进行定位，人员进入危险区域报警，实时与视频监控系统、后台监管系统联动，提高异常情况下的应急响应速度和事件的处理速度，形成人管、技管、物管、联管四管合一的立体化管控格局，变被动式监管为主动式智能化管控，有效提高这些行业的管理水平和管理效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于超宽带和iBeacon高精度三维定位的智能管理系统，该系统包括基础数据库、高精度三维实时定位系统、地理信息系统、视频监控系统、综合管理信息平台。

所述基础数据库提供整个管理系统的基础数据，是系统上层架构的基础，起着提供数据支撑的作用。

所述高精度三维实时定位系统由定位传感器网络、局域网、定位信息处理平台组成，完成高精度的三维实时定位功能。

所述定位传感器网络包括：定位标签、定位基站。其中定位标签内置有超宽带模块及蓝牙模块；定位基站分为超宽带定位基站和iBeacon定位基站。

所述高精度三维实时定位系统，其定位方法为：由于超宽带技术采用基于到达时间差(TDOA)的定位方法完成水平方向的高精度二维解算，所以超宽带定位基站水平方向布设，而iBeacon技术采用基于RSSI的定位方法完成垂直方向的高度修正，所以iBeacon定位基站垂直方向布设。高精度三维实时定位方法主要分为两个步骤：1)根据超宽带定位基站接收到定位标签信号的时间信息计算两两基站的时间差信息，然后依据电磁波的传播速度计算相对应的距差值，在得到足够的距差值后便可解算得到定位标签的位置坐标；2)根据iBeacon定位基站接收到定位标签的RSSI值计算定位标签到iBeacon定位基站的距离，在步骤1)得到x，y坐标的基础上解算得到z坐标。

所述高精度三维实时定位方法步骤1)中，其具体的解算方法为：