[发明专利]一种基于三维建模系统的工厂人员定位导航系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于三维建模系统的工厂人员定位导航系统及其方法，结合RFID技术与INS技术，实现对工厂内人员的精准定位，使用三维建模技术形成三维可视化地图，并精确显示人员在三维可视化地图中的实时位置以及规划行径，可以完成人员在工厂区域内的路径导航，为传统的人员位置信息提供三维可视化的展现方式，将人员的位置信息在三维地图中展现，使观察人员可以更直观的对工作人员的实时位置及工作情况进行有效监控与行为分析，相比传统的室内定位导航系统更准确、更直观。

技术领域

本发明涉及安全管理技术领域，具体涉及一种基于三维建模系统的工厂人员定位导航系统及方法。

背景技术

室外定位一般采取GPS(Global Positioning System，全球卫星定位技术)技术，而目前可以应用的室内定位技术主要由以下几种：

目前，已有的室内外导航定位技术按照其定位机制的不同主要分为：基于全球定位系统的定位技术、基于ZigBee的定位技术、基于射频标签的定位技术、基于无线局域网络的定位技术、基于惯性导航系统的定位技术等。

基于全球定位系统的定位技术：在大尺度定位方面，全球导航卫星系统(GlobalNavigation Satellite System，GNSS)涵盖了这个领域包括全球的、区域的和增强在内的所有卫星导航系统，如美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯卫星系统(Glonass)、欧洲的伽利略(Galileo)、中国的北斗卫星导航系统(Compass)，以及相关的增强系统。其中，GPS系统尤其得到了广泛的应用，可以实现导航、定位、授时等功能。但由于建筑内部接收不到GPS系统信号，所以不能直接采用GPS系统解决建筑内人员定位问题。

基于ZigBee的定位技术：ZigBee是一种新兴的短距离、低成本的无线网络技术，其优点是降低了系统的复杂度、功耗和数据速率，主要用于短距离无线连接。这种方法的主要缺点是定位精度差、依赖于布设定位节点的数量和位置，但架设难点多，传输距离较近等问题，因此这种系统实际应用的较少。

基于WiFi的定位技术：WiFi定位的主要原理是，通过侦测附近周围所有AP的MAC地址，发送到相关位置服务器上，服务器通过MAC地址的坐标，计算出所在地。客户端侦听到的AP信号越多，定位就会越精确。但大范围部署AP成本较高，且需要有源客户端设备，维护工作量大。定位精确度室内可达到10m，与我们理想情况略有偏差。

射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)技术，又称无线射频识别，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，无需识别系统与特识别目标之间建立机械或光学接触，可以在室内达到1-3米的定位精确度。随着社会经济的发展，RFID技术被广泛应用于自动收费和生产制造、物流、门禁系统、图书管理、供应链、动物和车辆识别等领域。因此人口密集的各种大型场所一般都有预先铺设好的的RFID设备，可以直接应用，无需其他的额外支出。

惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)也称作惯性参考系统，是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。惯性导航的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。

近年来随着智慧化工厂概念的出现，大量工厂对智能化提出了越来越高的要求。随着近几年三维地图在国民经济生活中的广泛应用，对于建筑内部的三维可视化进程日趋加速。基于此，本发明利用三维建模系统建立三维地图，在三维可视化地图中实现对工厂内部人员的实时监控。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于三维建模系统的工厂人员定位导航系统与方法，采用三维可视化方式达到可以更直观的观察人员的实时位置及行径轨迹。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：