[发明专利]一种基于iBeacon的工地人员定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及定位系统，具体涉及一种基于iBeacon的工地人员定位系统及方法。

背景技术

随着互联网的发展，智能物联网的应用日益渗入生活的方方面面，建筑工地也逐步升级成智慧工地，对人员的管理不再采取传统的人工监督管理。智能化的管理系统使得工地管理成本更低、效率更高。

iBeacon是苹果公司于2013年9月发布的一种基于低功耗蓝牙的通信协议，其工作方式是广播其身份标识符到周围的接收设备，接收设备对其做出响应。以其低功耗、低成本、高精度的优点迅速打开室内定位的市场。

近年来，无线定位技术发展迅速，出现了很多室内定位方法，其中定位较为精确的方法是基于指纹库的室内定位，而工地现场环境复杂多样，给信标部署、指纹库采集工作都带来很大的困难，尤其是频繁的指纹库更新会带来额外的成本，并不适合工地的人员定位管理。

发明内容

针对以上需求及技术缺陷，本发明主要提供一种基于iBeacon的工地人员定位系统及方法，使得系统结构简单，部署简便，方法易于实现，能够对工地人员进行智能管理。

本发明的技术方案如下：

一种基于iBeacon的工地人员定位系统，其特征在于：

iBeacon信标模块：将iBeacon信标的标识信息作为人员的身份信息，并通过iBeacon信标模块广播信息，信标模块作为安全帽的附属设备便于方案实施；

CAN总线节点模块：采集信标广播并将iBeacon信标的信息通过网络传输模块传输到定位控制中心模块；

网络传输模块：用于传输iBeacon信标的信息；

定位控制中心模块；接收iBeacon信标的信息并进行定位显示到管理终端。

在上述的一种基于iBeacon的工地人员定位系统，所述的iBeacon信标模块包括一个iBeacon信号发射单元，用于确定人员的信息，以设置好的固定频率和固定功率广播信息供CAN节点模块获取广播信息。

所述的CAN总线节点模块包括主控制器单元、iBeacon信号接收单元、电源单元和CAN总线单元。iBeacon信号接收单元、电源单元和CAN总线单元均与主控制器单元连接，主控制器单元将iBeacon信号接收单元接收到的iBeacon信标的信息通过CAN总线单元发送到网络传输模块的网关单元，电源单元用于给CAN总线节点模块供电。

所述的网络传输模块包括网关单元和以太网单元。网关单元与以太网单元连接，以太网单元连接定位控制中心模块的定位服务器单元，网关单元用于进行协议转换将信息发送到以太网单元。

所述的定位控制中心模块包括数据库服务器单元、定位服务器单元和管理终端单元。数据库服务器单元和管理终端单元均通过互联网与定位服务器单元连接，定位服务器单元进行定位处理并将人员位置信息显示到管理终端单元。

一种基于iBeacon的工地人员定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，建立工地管理区域电子地图，并将电子地图存储在数据库服务器；

步骤2，将管理区域划分成多个子区域，在子区域安装CAN总线节点作为信号采集基站，并将CAN总线节点所在位置映射到电子地图中；

步骤3，人员佩戴装有iBeacon信标的安全帽进入工地管理区域；

步骤4，CAN总线节点获取到iBeacon标签的广播信息，并将信息传输到定位控制中心；

步骤5，控制中心根据信号强度选择信号最强的三个CAN总线节点，利用三边定位算法进行定位并显示到管理终端；具体而言，利用信号强度和距离之间的关系来计算iBeacon信标和CAN总线节点之间的距离，根据信道模型求解得到待定位置的信号强度，如公式(1)：

其中，d表示iBeacon信标和CAN总线节点之间的距离，PL(d)表示iBeacon信标和CAN总线节点的距离为d时测的信号强度值，d₀为参考距离，单位为m，在这里取值为1，PL(d₀)为当iBeacon信标在参考距离时CAN总线节点测得的信号强度值，n为路径损耗系数，表示信号强度随着距离增加的损耗率，在这里取值为3，X_σ为平均值是0的高斯随机变量(dBm)；

三边定位算法是根据三个CAN总线节点测得的待测iBeacon信标的信号强度再利用公式(1)来计算出待测iBeacon信标到三个CAN总线节点的距离，最后根据这三个距离信息计算出待测iBeacon信标的位置，计算公式为：