施工現場人員定位方法及定位裝置與流程

本發明涉及人員定位領域，特別涉及一種施工現場人員定位方法及定位裝置。

背景技術：

在現代化的施工作業中，由于工程量巨大，現場情況極其復雜，這就給現場管理與救援工作帶來一定的難度，了解施工人員在建筑中的位置、狀態對工程管理以及事故營救有著重要的意義。

根據是否需要基礎設施將施工現場人員定位分為有基礎設施人員定位系統和無基礎設施人員定位系統，前者相對精確，但惡劣環境下難以使用，采用無基礎設施定位系統則需要其它定位措施協同完成。

步行慣性導航非常適用于無基礎設施的室內定位，其優點是體積小、成本低、功耗低，最大的缺點是存在累積誤差，其累積誤差隨著位移的累積而非線性增長，現有方法為：采用卡爾曼濾波算法將累積誤差限制在線性范圍內，或采用陀螺儀電子羅盤、磁力計等方法消除慣性導航上的累積誤差，這些方法在一定程度上提升了定位的準確性，但對于較長時間行走定位效果依然不太理想。

技術實現要素：

本發明提供施工現場人員定位方法，以解決上述技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供施工現場人員定位方法，包括如下步驟：

步驟一，基站布置：首先在施工現場找到一個參照點作為基點，基點坐標記作g0(x0,y0,z0)，并在關鍵位置布設若干基站，記作gi，其中，i＝1～n，n為正整數，以所述基點坐標作為原點確定各所述基站的坐標gi(xi,yi,zi)；

步驟二，人員定位：采用人員定位模塊計算人員運動軌跡，并將所述人員運動軌跡的信息進行存儲；

步驟三，人員運動軌跡修正：當現場人員接近基站時，所述人員定位模塊與所述基站相互通訊，對比所述人員定位模塊的當前坐標si(xi,yi,zi)與當前基站點坐標gi(xi,yi,zi)，當si與gi接近，則將當前坐標si替換為gi；當si與gi相差較大，則將si替換成gi，并將si到si-1曲線重新擬合，形成最終的人員運動軌跡。

較佳地，所述人員定位模塊包括氣壓傳感器、三軸加速度傳感器、陀螺儀、存儲器、核心處理器、zigbee模塊以及電源，所述氣壓傳感器、三軸加速度傳感器和陀螺儀分別與所述核心處理器的輸入端相連，所述核心處理器的一個輸出端與所述存儲器相連用于存儲所述人員運動軌跡的信息，另一個輸出端與所述zigbee模塊相連用于與所述基站通訊，所述電源分別為所述氣壓傳感器、三軸加速度傳感器、陀螺儀、存儲器、核心處理器以及zigbee模塊供電。

較佳地，所述氣壓傳感器用于監測現場人員的高度；所述三軸加速度傳感器和陀螺儀共同作用確定平面坐標信息，同時結合計步算法與步距算法計算出所述人員運動軌跡。

較佳地，所述計步算法包括卡爾曼濾波算法。

較佳地，所述基點選擇閘機口，若干所述基站分別選為人員集中的區域以及過道位置。

較佳地，采用全站儀確定各所述基點坐標。

為了解決上述技術問題，本發明還提供一種施工現場人員定位裝置，包括：

基站模塊，用于在施工現場找到一個參照點作為基點坐標，記作g0(x0,y0,z0)，并在關鍵位置布設若干基站，記作gi，其中，i＝1～n，n為正整數，以所述基點坐標作為原點確定各所述基站的坐標gi(xi,yi,zi)；

人員定位模塊，用于計算人員運動軌跡，并將所述人員運動軌跡的信息進行存儲；

人員運動軌跡修正模塊，用于當現場人員接近基站時，所述人員定位模塊與所述基站相互通訊，對比所述人員定位模塊的當前坐標si(xi,yi,zi)與當前基站點坐標gi(xi,yi,zi)，當si與gi接近，則將當前坐標si替換為gi；當si與gi相差較大，則將si替換成gi，并將si到si-1曲線重新擬合，形成最終的人員運動軌跡。

與現有技術相比，本發明提供的施工現場人員定位方法及定位裝置具有如下優點：

1、本發明利用人員定位模塊能夠實時獲取人員位置信息，提高管理效率，降低管理成本，及時發現安全隱患；

2、本發明通過基站的坐標多次修正人員運動軌跡，從而大大提高定位精度；

3、相比較有基礎設施人員定位系統，大大減少了基站部署數量，減少成本投入；有效避免現場各種阻擋造成信號衰減，提升定位效果；

4、本發明提供的定位方法精度高、成本低、使用方便，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明一具體實施例方式的施工現場人員定位方法中的人員定位模塊的原理框圖；

圖2為本發明一具體實施例方式的施工現場人員定位方法路徑修正示意圖；

圖3為本發明一具體實施例方式的施工現場人員定位方法的流程示意圖；

圖4是本發明一具體實施例方式的施工現場人員定位裝置的結構示意圖。

具體實施方式

為了更詳盡的表述上述發明的技術方案，以下列舉出具體的實施例來證明技術效果；需要強調的是，這些實施例用于說明本發明而不限于限制本發明的范圍。

本發明提供的施工現場人員定位方法，包括如下步驟：

步驟一，基站布置：首先在施工現場找到一個參照點作為基點，基點坐標記作g0(x0,y0,z0)，并在關鍵位置布設若干基站，記作gi，其中，i＝1～n，n為正整數，以所述基點坐標作為原點確定各所述基站的坐標gi(xi,yi,zi)；

步驟二，人員定位：采用人員定位模塊計算人員運動軌跡，并將所述人員運動軌跡的信息進行存儲；

步驟三，人員運動軌跡修正：當現場人員接近基站時，所述人員定位模塊與所述基站相互通訊，對比所述人員定位模塊的當前坐標si(xi,yi,zi)與當前基站點坐標gi(xi,yi,zi)，當si與gi接近，則將當前坐標si替換為gi；當si與gi相差較大，則將si替換成gi，并將si到si-1曲線重新擬合，形成最終的人員運動軌跡。

實施例一

請參考圖3，本發明提供的施工現場人員定位方法，具體如下：包括

步驟一：基站布置：首先在施工現場找到一個參照點作為基點，記作g0(x0,y0,z0)，并在人員較為集中的區域以及過道位置等關鍵位置布設若干基站，分別記作g1、g2、g3～gn，以所述基點作為原點確定各所述基站的坐標g1(x1,y1,z1)、g2(x2,y2,z2)～gn(xn,yn,zn)；

步驟二：人員定位：采用人員定位模塊計算人員運動軌跡，并將所述人員運動軌跡的信息進行存儲；

步驟三：人員運動軌跡修正：當現場人員接近基站時，所述人員定位模塊與所述基站相互通訊，對比所述人員定位模塊的當前坐標si(xi,yi,zi)與當前基站點坐標gi(xi,yi,zi)，當si與gi接近，則將當前坐標si替換為gi；當si與gi相差較大，則將si替換成gi，并將si到si-1曲線重新擬合，形成最終的人員運動軌跡。

較佳地，請重點參考圖1，所述人員定位模塊包括氣壓傳感器、三軸加速度傳感器、陀螺儀、存儲器、核心處理器、zigbee模塊以及電源，所述氣壓傳感器、三軸加速度傳感器和陀螺儀分別與所述核心處理器的輸入端相連，具體地，所述氣壓傳感器用于監測現場人員的高度；所述三軸加速度傳感器和陀螺儀共同作用確定平面坐標信息，同時結合計步算法與步距算法計算出所述人員運動軌跡，本實施例中，采用卡爾曼濾波算法對所述人員運動軌跡進行處理，從而消除部分累積誤差；所述核心處理器的一個輸出端與所述存儲器相連用于存儲所述人員運動軌跡的信息，另一個輸出端與所述zigbee模塊相連用于與所述基站通訊，所述電源分別為所述氣壓傳感器、三軸加速度傳感器、陀螺儀、存儲器、核心處理器以及zigbee模塊供電。

請重點參考圖2，利用上述施工現場人員定位方法進行定位的具體步驟如下：

首先在施工現場找一參照點(該參照點可選擇閘機口)，記作g0，以g0作為基點，通過全站儀確定各個基站的精準位置坐標，記作g1、g2～gn；

當人員經過g0時，數據初始化，開始進行數據采集，陀螺儀與三軸加速度傳感器開始工作，結合計步算法與步距算法，產生人員運動信息，經過卡爾曼濾波算法，生成人員運動軌跡，并完成數據的預存儲；

gi-1與gi生成的路徑記作si，當人員到達gi附近時，對比si坐標與基點gi的坐標作對比，如果兩點接近，將si坐標替換為gi；如果兩者差距較大時，將si坐標替換為gi，并重新生成gi與gi-1路徑，若施工人員經過g2處，由于信號干擾以及累積誤差導致軌跡發生偏離，路徑記作s2，當經過gi附近時重新規劃生成s3，通過基站的坐標多次修正人員運動軌跡，從而大大提高定位精度。

綜上所述，本發明提供的施工現場人員定位方法，包括如下步驟：步驟一：基站布置：首先在施工現場找到一個參照點作為基點，記作g0(x0,y0,z0)，并在關鍵位置布設若干基站，分別記作g1、g2、g3～gn，以所述基點作為原點確定各所述基站的坐標g1(x1,y1,z1)、g2(x2,y2,z2)～gn(xn,yn,zn)；步驟二：人員定位：采用人員定位模塊計算人員運動軌跡，并將所述人員運動軌跡的信息進行存儲；步驟三：人員運動軌跡修正：當現場人員接近基站時，所述人員定位模塊與所述基站相互通訊，對比所述人員定位模塊的當前坐標si(xi,yi,zi)與當前基站點坐標gi(xi,yi,zi)，當si與gi接近，則將當前坐標si替換為gi；當si與gi相差較大，則將si替換成gi，并將si到si-1曲線重新擬合，形成最終的人員運動軌跡。本發明通過基站的坐標多次修正人員運動軌跡，從而大大提高定位精度；利用人員定位模塊能夠實時獲取人員位置信息，提高管理效率，降低管理成本，及時發現安全隱患；相比較有基礎設施人員定位系統，大大減少了基站部署數量，減少成本投入；有效避免現場各種阻擋造成信號衰減，提升定位效果；本發明提供的定位方法精度高、成本低、使用方便，具有良好的應用前景。

實施例二

請參考圖4，本實施例二是基于實施例一提出的一種施工現場人員定位裝置，包括：

基站模塊，用于在施工現場找到一個參照點作為基點坐標，記作g0(x0,y0,z0)，并在關鍵位置布設若干基站，記作gi，其中，i＝1～n，n為正整數，以所述基點坐標作為原點確定各所述基站的坐標gi(xi,yi,zi)；

人員定位模塊，用于計算人員運動軌跡，并將所述人員運動軌跡的信息進行存儲；

人員運動軌跡修正模塊，用于當現場人員接近基站時，所述人員定位模塊與所述基站相互通訊，對比所述人員定位模塊的當前坐標si(xi,yi,zi)與當前基站點坐標gi(xi,yi,zi)，當si與gi接近，則將當前坐標si替換為gi；當si與gi相差較大，則將si替換成gi，并將si到si-1曲線重新擬合，形成最終的人員運動軌跡。

顯然，本領域的技術人員可以對發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包括這些改動和變型在內。