一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统的制作方法

1.本发明涉及数据传输系统技术领域，尤其涉及一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统。


背景技术：

2.伴随着经济的飞速发展，人们出行条件不断改善，室外gps定位技术已经非常成熟，得到了大面积普及，给人们的日常生活、工作提供了极大便利。相对应的室内定位技术近年得到了飞速发展，作为室外gps定位的有效补充，已经在很多应用场景得到了推广应用，尤其是以uwb为代表的高精度室内定位技术在数字化工厂、智慧园区、智慧矿山等领域得到了大范围推广，但针对当前的监管重点智慧工地、化工厂的人员定位监管始终得不到大面积推广，究其原因是智慧工地本身建设属于动态过程，工地形态随着施工进展不断变化，再加上属于在建项目，内部的通讯网络、供电极为不便；另外，化工厂、水泥厂等工业现场，由于大部分区域位于室外，且整体化施工、部署基站非常麻烦，再加上全区域覆盖整体成本居高不下。导致以uwb为代表的高精度定位系统始终无法大面积推广，而传统依赖gps定位，运营商公网回传的方案存在标签端功耗居高不下，待机时间短，而且会产生持续不断的流量费用。
3.为此，我们提出一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统。


技术实现要素：

4.本发明主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统，包括室内外融合定位标签、uwb基站、位置解算引擎以及云服务后台，云服务后台与位置解算引擎通过内网有线网络通信连接，位置解算引擎与uwb基站通过本地有线通信接口连接，uwb基站与室内外融合定位标签也通信连接。
6.作为优选，所述室内外融合定位标签内设置有uwb定位模块、gps定位模块和低功耗mcu主控模块。
7.作为优选，所述uwb基站包括uwb室内定位基站和uwb室外通讯基站。
8.作为优选，所述位置解算引擎内设置有数据打包处理模块、坐标转化模块和室内位置点解算模块，云服务后台内设置有数据解析处理模块、数据存储模块和数据显示模块。
9.作为优选，所述uwb基站在室外充当通讯基站角色，用来接收室内外融合定位标签上传的gps坐标位置点，进一步上行传输位置解算引擎和云服务后台；uwb基站在室内充当定位基站角色，用来与室内外融合定位标签进行uwb测距定位，并进一步连同标签id、时间戳信息打包上传至位置位置解算引擎，解算给出坐标位置点，最后上传至云服务后台。
10.作为优选，所述位置解算引擎对于室外gps坐标位置点主要完成坐标系转换，对于室内uwb定位主要完成位置坐标点的解算和坐标转换，并进一步将坐标位置点和其它信息
一起打包上传至云服务后台；云服务后台主要是用来展示定位对象的坐标位置点，存储历史位置点以及其它业务功能。
11.一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统的使用方法，其特征在于：包括以下工作步骤：
12.第一步：室内外融合定位标签完成gps搜星定位，启动uwb无线通讯功能，将坐标传输给附近uwb通讯基站；
13.第二步：uwb通讯基站将坐标连同时间戳、id信息一起打包传输至位置解算引擎；
14.第三步：位置解算引擎按照坐标转换算法转换至统一坐标系，上传至云服务后台进行展示、存储；
15.第四步：室内外融合定位标签位于室内时，首先融合标签启动uwb模块与附近的uwb定位基站进行无线通信、测距；
16.第五步：定位基站将测距信息、时间戳连同标签id一起打包上传至位置解算引擎；
17.第六步：位置解算引擎通过测距信息解算出标签实时位置点，并将位置点坐标转换至统一坐标系，进一步上传至云服务后台进行展示、存储。
18.有益效果
19.本发明提供了一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统。具备以下
20.有益效果：
21.(1)、该一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统，本发明针对现有gps定位系统以及主流室内定位技术面向智慧工地、化工厂矿等室内外结合场景存在的诸多缺陷提出一种新型融合人员精确定位系统，系统本身实现部署维护方便，将室外gps与室内uwb精确定位相结合，室外采用uwb本地无线通讯实现定位数据的快速、稳定传输，大大提升融合标签的续航时间，同时无需额外支付运营商网络产生的流量费用，能以较低成本实现对智慧工地、化工厂矿等典型室内外结合且室外面积占比高的场景下，作业人员的位置精确管控和应急抢险预案，能较好的满足监管部门面临的监管难题，提升建设单位的作业安全和智能化管理水平。
22.(2)、该一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统，本发明针对智慧工地、化工厂矿等应用场景，提出一种室内外融合定位的系统方案，对于作业人员统一配置室内外融合标签，室外通过gps定位，借助uwb无线技术，本地回传定位数据，室内重点场所采用uwb定位，室内外统一到一种坐标系，最终将管控人员的实时位置点展示在统一的云服务后台，为智慧工地、化工厂矿提供一种高性价比的定位系统。
23.(3)、该一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统，本发明与传统gps定位以及单纯室内定位相比，规避了传统gps定位方式依赖运营商网络回传数据存在的入网速度慢、待机功耗高等诸多弊端，室外采用gps定位，uwb无线本地回传，单次数据上传仅需500us，大大缩短了联网通讯时间，降低功耗。
24.(4)、该一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统，本发明与传统gps定位以及单纯室内定位相比，室外只需部署少量uwb通讯基站即可覆盖大部分室外场景，单个uwb基站覆盖视距高达500米以上，且属于一次性部署，没有后期流量费用，室内采用uwb定位覆盖重点区域，室内外采用统一坐标系，方便数字孪生后台进行统一展示、跟踪。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其他的实施附图。
26.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
27.图1为本发明室内外融合定位系统框图；
28.图2为本发明室内外融合定位工作流程图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统，如图1-图2所示，包括室内外融合定位标签、uwb基站、位置解算引擎以及云服务后台，云服务后台与位置解算引擎通过内网有线网络通信连接，位置解算引擎与uwb基站通过本地有线通信接口连接，uwb基站与室内外融合定位标签也通信连接。
31.所述室内外融合定位标签内设置有uwb定位模块、gps定位模块和低功耗mcu主控模块。所述uwb基站包括uwb室内定位基站和uwb室外通讯基站。
32.所述位置解算引擎内设置有数据打包处理模块、坐标转化模块和室内位置点解算模块，云服务后台内设置有数据解析处理模块、数据存储模块和数据显示模块。所述uwb基站在室外充当通讯基站角色，用来接收室内外融合定位标签上传的gps坐标位置点，进一步上行传输位置解算引擎和云服务后台；uwb基站在室内充当定位基站角色，用来与室内外融合定位标签进行uwb测距定位，并进一步连同标签id、时间戳信息打包上传至位置位置解算引擎，解算给出坐标位置点，最后上传至云服务后台。所述位置解算引擎对于室外gps坐标位置点主要完成坐标系转换，对于室内uwb定位主要完成位置坐标点的解算和坐标转换，并进一步将坐标位置点和其它信息一起打包上传至云服务后台；云服务后台主要是用来展示定位对象的坐标位置点，存储历史位置点以及其它业务功能。
33.一种室内外融合的高精度定位及数据传输系统的使用方法，其特征在于：包括以下工作步骤：
34.第一步：室内外融合定位标签完成gps搜星定位，启动uwb无线通讯功能，将坐标传输给附近uwb通讯基站；
35.第二步：uwb通讯基站将坐标连同时间戳、id信息一起打包传输至位置解算引擎；
36.第三步：位置解算引擎按照坐标转换算法转换至统一坐标系，上传至云服务后台进行展示、存储；
37.第四步：室内外融合定位标签位于室内时，首先融合标签启动uwb模块与附近的uwb定位基站进行无线通信、测距；
38.第五步：定位基站将测距信息、时间戳连同标签id一起打包上传至位置解算引擎；
39.第六步：位置解算引擎通过测距信息解算出标签实时位置点，并将位置点坐标转换至统一坐标系，进一步上传至云服务后台进行展示、存储。
40.本发明针对现有gps定位系统以及主流室内定位技术面向智慧工地、化工厂矿等室内外结合场景存在的诸多缺陷提出一种新型融合人员精确定位系统，系统本身实现部署维护方便，将室外gps与室内uwb精确定位相结合，室外采用uwb本地无线通讯实现定位数据的快速、稳定传输，大大提升融合标签的续航时间，同时无需额外支付运营商网络产生的流量费用，能以较低成本实现对智慧工地、化工厂矿等典型室内外结合且室外面积占比高的场景下，作业人员的位置精确管控和应急抢险预案，能较好的满足监管部门面临的监管难题，提升建设单位的作业安全和智能化管理水平。
41.本发明针对智慧工地、化工厂矿等应用场景，提出一种室内外融合定位的系统方案，对于作业人员统一配置室内外融合标签，室外通过gps定位，借助uwb无线技术，本地回传定位数据，室内重点场所采用uwb定位，室内外统一到一种坐标系，最终将管控人员的实时位置点展示在统一的云服务后台，为智慧工地、化工厂矿提供一种高性价比的定位系统，与传统gps定位以及单纯室内定位相比，
42.本发明有以下优势：
43.1.规避了传统gps定位方式依赖运营商网络回传数据存在的入网速度慢、待机功耗高等诸多弊端；
44.2.室外采用gps定位，uwb无线本地回传，单次数据上传仅需500us，大大缩短了联网通讯时间，降低功耗；
45.3.室外只需部署少量uwb通讯基站即可覆盖大部分室外场景，单个uwb基站覆盖视距高达500米以上，且属于一次性部署，没有后期流量费用；
46.4.室内采用uwb定位覆盖重点区域，室内外采用统一坐标系，方便数字孪生后台进行统一展示、跟踪。
47.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。