室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种室内定位系统，尤其是涉及一种室内移动物体一体化定位和位置 实时显示系统。
【背景技术】
[0002] 室内定位是指在室内环境中实现位置定位。室内定位技术从总体上可归纳为几 类，即GNSS技术（如伪卫星等），无线定位技术（无线通信信号、射频无线标签、超声波、光 跟踪、无线传感器定位技术等），其它定位技术（计算机视觉、航迹推算等），以及组合的定 位技术。物体位置的显示比较流行的方法是采用地理信息系统（GIS)的表示，以地球或大 地坐标系作为基准，也可以采用局部立体或平面图的形式显示。
[0003] 通常情况下，室内物体位置的定位和显示图属于不同的坐标参照系，需要进行坐 标系的转换。这既增加了计算量，又降低了实时性。另一方面，室内物体定位系统在部署时， 针对不同坐标参照系的转换参数需要进行标定。除了增加工作量外，参数标定的不准确还 会不同程度地降低物体在室内定位的精确度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种室内移动物体 一体化定位和位置实时显示系统，对室内移动物体采用一体化的定位和位置显示（采用相 同的坐标参照系）可以有效克服坐标转换和参数标定带来的问题。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] 一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，其特征在于，包括通过网络 连接的室内定位子系统和基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面，所述的室内定 位子系统实时得到室内移动物体的三维空间位置信息，并将其发送给基于DWG的图形、实 时位置显示及人机交互界面，所述的基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面以 AutoCAD工具生成的室内DWG格式的图形文件为基础，将AutoCAD工具中的世界坐标系WCS 作为参照坐标系，将室内定位子系统中的位置信息直接设定为参照坐标系中的位置。
[0007] 所述的室内定位子系统包括定位引擎服务器、定位基站和移动物体定位标签，所 述的定位引擎服务器与定位基站连接，所述的定位基站与移动物体定位标签无线连接。
[0008] 所述的定位基站与定位引擎之间通过局域网连接，保持精确的时间同步。
[0009] 所述的移动物体定位标签与多个定位基站之间持续进行无线数据交互，定位基站 将与移动物体定位标签之间的通信及时间信息实时报告给定位引擎服务器，所述的定位引 擎服务器实时地解算出人员随身定位标签的三维空间位置。
[0010] 所述的定位引擎服务器实时地解算出人员随身定位标签的三维空间位置具体 为：
[0011] 首先定位引擎服务器分别解算出人员随身标签到各个定位基站之间的距离；
[0012] 然后通过其与多个定位基站的距离半径球面的交集确定其三维空间的位置。
[0013] 所述的定位引擎服务器与基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面通过 TCP/IP网络连接。
[0014] 所述的基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面直接加载DWG格式的图形 文件，从定位引擎服务器获得人员随身配备的定位标签的动态位置，并实时显示。
[0015] 与现有技术相比，本发明将室内物体的定位和图形显示综合考虑，采用相同的坐 标参照系，具有以下优点：
[0016] 1)定位不需要进行坐标的转换，可以直接显示。既没有坐标转换造成的精度损失， 实时性也比较好。
[0017] 2)工程实施比较方便。图形由AutoCAD来绘制，形成DWG格式的平面图。然后直 接导入到系统中，将来自定位系统的位置直接实时显示即可。
[0018] 3)具有比较好的通用性，便于推广应用。
【附图说明】
[0019] 图1为室内定位子系统示意图；
[0020] 图2为室内定位子系统和实时位置显示关系图；
[0021] 图3为点对点双向距离测量示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0023] 实施例
[0024] 室内移动物体一体化的定位和位置显示系统由室内定位系统、基于DWG的平面 图、和实时显不构成，米用同一个坐标参照系。
[0025] 室内定位子系统以宽带线性扩频为基础，通过在室内部署一套无线测距定位装 置，包括若干个定位基站、定位引擎服务器和人员随身配备的定位标签，实现对人员的精确 定位，见图1。定位基站与定位引擎服务器之间通过局域网连接，保持比较精确的时间同步。 人员随身定位标签与多个定位基站之间持续进行无线数据交互，定位基站将与人员随身定 位标签之间的通信及时间信息实时报告给定位引擎服务器，定位引擎服务器通过综合方式 实时地解算出人员随身定位标签的三维空间位置（X/Y/Z)。
[0026] 定位引擎服务器首先分别解算出人员随身标签到各个定位基站之间的距离，然后 通过其与多个定位基站（一般不少于4个）的距离半径球面的交集确定其三维空间的位 置。对于人员随身定位标签和某一定位基站之间的距离测量，以图3中AB两点测距为例， 信号单次传输距离为d，则整个测量过程中，产生了四次传输过程4d，两次往返（TRound，A， TRound,B)，以及 2 次回复等待时间（TReply,A;TReply,B)。
[0027]
[0028] C为常量由于TRound,A，TRound,B，TR印ly,A，TR印ly,B均能够通过基带时钟测量 出来，故单次信号传输时间、传输距离也能够计算出来。
[0029] 定位引擎服务器与"基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面"通过网络连 接，采用TCP/IP通信TCP连接方式。定位引擎服务器为服务器端，位置服务请求方"基于 DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面"为客户端。位置服务请求方通过定位引擎服务 器提供的接口可以实时获取人员随身配备的定位标签的动态位置，见图2。
[0030] "基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面"以AutoCAD工具生成的室内DWG格式的图形文件为基础，将AutoCAD工具中的WCS(世界坐标系）作为参照坐标系，室内定 位子系统中定位基站的位置直接设定为参照坐标系中的位置。人机图形和交互部分可以 直接加载DWG格式的图形文件，从定位引擎服务器获得人员随身配备的定位标签的动态位 置，并实时显不。
[0031] 由以上描述可知，该一体化系统和方法由定位和显示两部分组成，采用相同的参 考坐标系，能够方便地导入DWG的图形、获取位置和进行位置的实时显示。
[0032] 结合室内定位子系统示意图（图1)和室内定位子系统和实时位置显示关系图 (图2)，在室内部署若干台定位基站，通过有线的方式连接到位置引擎服务器，将定位基站 和定位引擎服务器设置在同一局域网中。使用AutoCAD软件绘制室内的平面图，并生成DWG 格式的图形文件。将定位基站在室内平面图中的位置设定到定位系统中。"基于DWG的图 形、实时位置显示及人机交互界面"加载DWG格式的图形文件，从定位引擎获取人员随身配 备的定位标签的动态位置，显示人员移动的动态显示效果。
【主权项】
1. 一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，其特征在于，包括通过网络 连接的室内定位子系统和基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面，所述的室内定 位子系统实时得到室内移动物体的三维空间位置信息，并将其发送给基于DWG的图形、实 时位置显示及人机交互界面，所述的基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面以 AutoCAD工具生成的室内DWG格式的图形文件为基础，将AutoCAD工具中的世界坐标系WCS 作为参照坐标系，将室内定位子系统中的位置信息直接设定为参照坐标系中的位置。2. 根据权利要求1所述的一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，其特征 在于，所述的室内定位子系统包括定位引擎服务器、定位基站和移动物体定位标签，所述的 定位引擎服务器与定位基站连接，所述的定位基站与移动物体定位标签无线连接。3. 根据权利要求2所述的一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，其特征 在于，所述的定位基站与定位引擎之间通过局域网连接，保持精确的时间同步。4. 根据权利要求2所述的一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，其特征 在于，所述的移动物体定位标签与多个定位基站之间持续进行无线数据交互，定位基站将 与移动物体定位标签之间的通信及时间信息实时报告给定位引擎服务器，所述的定位引擎 服务器实时地解算出人员随身定位标签的三维空间位置。5. 根据权利要求4所述的一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，其特征 在于，所述的定位引擎服务器实时地解算出人员随身定位标签的三维空间位置具体为： 首先定位引擎服务器分别解算出人员随身标签到各个定位基站之间的距离； 然后通过其与多个定位基站的距离半径球面的交集确定其三维空间的位置。6. 根据权利要求2所述的一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，其特征 在于，所述的定位引擎服务器与基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面通过TCP/ IP网络连接。7. 根据权利要求2所述的一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，其特征 在于，所述的基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面直接加载DWG格式的图形文 件，从定位引擎服务器获得人员随身配备的定位标签的动态位置，并实时显示。
【专利摘要】本发明涉及一种室内移动物体一体化定位和位置实时显示系统，包括通过网络连接的室内定位子系统和基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面，所述的室内定位子系统实时得到室内移动物体的三维空间位置信息，并将其发送给基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面，所述的基于DWG的图形、实时位置显示及人机交互界面以AutoCAD工具生成的室内DWG格式的图形文件为基础，将AutoCAD工具中的世界坐标系WCS作为参照坐标系，将室内定位子系统中的位置信息直接设定为参照坐标系中的位置。与现有技术相比，本发明可以有效克服坐标转换和参数标定带来的问题。
【IPC分类】H04W64/00, H04W4/02
【公开号】CN104883664
【申请号】CN201510315214
【发明人】余坦, 陈维明
【申请人】上海通号轨道交通工程技术研究中心有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月10日