[发明专利]一种基于UWB的船舶舱室人员定位装置及定位方法

说明书

本发明公开了一种基于UWB的船舶舱室人员定位装置，基于UWB定位技术，进行船舶舱室人员定位，可以有效对舱内人员进行科学位置管理。此装置包括定位基站、定位标签、WIFI网络路由器、POE交换机、定位服务器、管理服务器以及用户显示终端。定位基站和定位标签之间通过UWB脉冲信号进行实时通信，完成定位测距信息收集；同时，定位基站收集足够的距离信息后，通过预先部署的系统无线网络，把数据通过交换机上传至定位服务器进行数据分析和处理，定位服务器同时从管理服务器获取定位基站的参考坐标信息，利用多边定位算法解算出定位标签的坐标，把相关坐标信息发布到用户显示终端；最后，用户显示终端根据解算的定位坐标，在地图上显示标签轨迹位置。

技术领域

本发明涉及一种定位装置，尤其是涉及一种基于UWB的船舶舱室人员定位装置及定位方法。

背景技术

随着船舶市场的飞速发展，船舶向大型化、复杂化、智能化发展趋势明显。大型船舶体型巨大、舱室多且复杂，船舶内部通道也错综复杂，船舶人员在航行过程中需要操作船舶、检查舱室、巡视各重要部位，而船本身是一个高度复杂且存在一定危险系数的综合体，船舶全身具有复杂的电路、管道，且环境闭塞，较容易出现安全事故，尤其是大型邮轮，人员众多，邮轮本身的视频监控系统不能全方位覆盖整个船体区域，存在安全风险，必须通过信息系统进行人员科学管理，提供船舶人员实时定位信息，当出现状况时能第一时间发现且快速做出准确处理，所以研究一种船舶舱室人员定位方法非常有必要。

目前室内定位常见室内定位技术的有射频识别定位技术、WIFI定位技术、蓝牙定位技术、射频识别技术、ZigBee定位技术等。

WIFI技术相对成熟，应用范围广，价格低廉，但在定位领域，WIFI具有功耗高、信号稳定性低、容易受到同频干扰的劣势，而且定位精度最高只能达到1m。

蓝牙定位技术应用范围广，具有功耗低的优点。定位原理是通过测量蓝牙信号在空中的强弱来测量距离，但由于通讯距离短，只能在小范围定位中应用，且在复杂的室内环境中容易受到干扰，稳定性差，精度不高。

RFID射频识别技术通过测量信号强弱来计算距离，具有传输距离短，定位速度快、精度高等特点。由于其不具备通信能力，抗干扰能力较差，在室内定位中不常使用。

ZigBee无线通信技术有着可靠性高、自组网、稳定性好、成本低等特点，但通信距离短、速率低，精度不高，常用于简单定位应用中。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于UWB的船舶舱室人员定位装置，实现大型船舶人员定位、位置管理及设备管理，有效提高应急响应速度和事件的处置速度，提高船舶人员管理水平和管理效率。并提供其定位方法。

技术方案：一种基于UWB的船舶舱室人员定位装置，包括定位基站、定位标签、WIFI无线路由器、POE交换机、定位服务器、管理服务器和用户显示终端，定位基站在船舶舱室内设有多个，信号覆盖整个船舶舱室，定位标签由人员佩戴，定位标签与定位基站通过UWB脉冲信号连接，定位基站通过WIFI无线路由器与POE交换机信号连接，POE交换机、管理服务器分别与定位服务器信号连接，定位服务器与用户显示终端信号连接。

进一步的，定位基站包括中央处理模块、以及分别与其信号连接的参数配置模块一、UWB无线通讯模块一、Wi-Fi传输模块，Wi-Fi传输模块与WIFI无线路由器信号连接，UWB无线通讯模块一与定位标签信号连接。

进一步的，定位标签包括中央处理模块二、以及分别与其信号连接的参数配置模块二、UWB无线通讯模块二，UWB无线通讯模块二与定位基站信号连接。

进一步的，定位基站与定位标签之间通过UWB脉冲信号进行无线通信，定位过程中采用基于到达时间算法，获得定位基站与定位标签之间的距离，完成定位信息收集，二维测距几何模型为：

距离R的计算模型为：