一种室内设备位置找寻方法及装置的研究

引言

当今技术背景下,因有GPS/GLONASS/北斗等定位和导航技术,室外定位和导航都有准确的技术方案,但因室内GPS/GLONASS/北斗信号弱,不能准确定位和导航。目前可以采用室内定位天线技术来完成室内定位和轨迹导航,但在所有室内都部署定位天线,投资巨大,且难以实现。在目前的设备维护领域,由于施工维护人员更迭频繁,后补的施工维护人员常常不清楚室内设备位置,因而找寻室内设备的位置常常占整个维护工作时间的50%以上,导致维护工作效率低下。

本文介绍了一种室内设备位置找寻方法及装置,不依赖于现有GPS/GLONASS/北斗/室内定位天线等定位和导航技术,可方便快速地定位和寻找室内的设备,极大地缩短找寻室内设备的时间,大幅度提高室内设备维护工作的效率。

1装置设计

本文所述室内设备找寻方法,基于人的身高,换算出人行走、跳和跑的标步幅大小,通过一种室内设备找寻装置,实时记录从建筑物楼层入口为起点到设备位置的轨迹,并把轨迹映射、保存到该建筑物楼层的室内图纸上:等下次再次找寻该设备时,可沿着已记录的轨迹快速寻找到设备位置。

本文所述室内设备找寻装置包含电源管理和存储模块、GPS/GLONASS/北斗天线和地图模块、通信管理和天线模块、CPU、存储模块、内存模块、建筑物室内图纸分析模块、走/跳/跑动作分析模块、室内方向实时分析展示模块、室内轨迹实时显示模块和室内轨迹实时记录模块。

该室内设备找寻装置设计示意图如图1所示。

①电源管理和存储模块:为室内设备找寻装置提供电源供给。

②GPs/GLoNAss/北斗天线和地图模块:为找寻人员提供设备所处建筑物楼层的定位和导航功能。

③通信管理和天线模块:为室内设备找寻装置提供设备所处建筑物楼层的定位基于地面站的位置修正功能。

④CPU、存储和缓存模块:分别为室内设备找寻装置提供运算、轨迹存储和轨迹显示缓存功能。

⑤建筑物室内图纸分析模块:为矢量化室内图纸,提供室内长宽距离和图纸相匹配的功能。

⑥走、跳、跑动作分析模块:在初次记录轨迹和寻找设备时,对人员行走动作进行分析,提供适量修正身高与步幅之间R(指数）的功能,让轨迹记录和寻找时位置判断更准确。

⑦室内方向实时分析展示模块:采用高精度抗干扰的方位传感器,在初次记录轨迹和寻找设备时,提供行走人员行走方向的判断、记录、指导和显示功能。

⑧室内轨迹实时显示模块:在初次记录轨迹和寻找设备时,提供行走人员轨迹的实时显示功能。

⑨室内轨迹实时记录模块:在初次记录轨迹备时,提供行走人员轨迹的实时记录功能。

2装置工作方法及流程

2.1室内设备找寻标准轨迹记录方法流程

室内设备找寻标准轨迹记录方法流程如图2所示,包括如下步骤:

①开始:启动室内设备找寻装置,并输入标准轨迹采集人员的身高。

②GIs选取位置:在地图上选择设备经纬度位置的楼宇、楼栋和单元。

③判断:判断选取位置是否有建筑物,若选取位置没有楼宇、楼栋和单元,则进入④搭建建筑物:若选取位置有楼宇、楼栋和单元,则进入⑤选择楼层。

④搭建建筑物:以②选择经纬度搭建楼宇、楼栋和单元。

⑤选择楼层:选择设备所在的楼层。

⑥判断:判断选取的楼层是否有楼层布局图纸,若选择楼层没有布局图纸,则进入⑦或⑧拍摄或导入楼层布局图纸:若选择楼层有布局图纸,则进入⑨加载图纸到装置界面。

⑦拍摄图纸:通过装置的拍照功能,拍摄楼层布局图纸或消防布局图。

⑧导入图纸:通过装置的导入功能,导入楼层布局图纸或消防布局图。

⑨加载图纸:通过装置的加载功能,将楼层布局图纸加载到装置显示操作界面。

⑩添加/选择设备:在楼层的布局图纸设备位置标识添加/选择需要定位的设备。

⑪选择入口:选择并标识建筑物楼层入口。

⑫开始行走,记录轨迹:标准记录人员开始从选择的建筑物楼层入口正常行走到设备位置,装置实时采集标准记录人员的步幅和转向的数据,显示并记录标准记录人员的轨迹。

⑬结束行走,轨迹映射:结束行走,装置将路径映射到建筑物楼层布局图纸上。

⑭设备路径入库:将已映射路径的楼层图纸存入装置的设备路径库。

2.2室内设备找寻方法流程

在装置中已记录了某个室内设备的位置及标准路径轨迹,室内设备找寻方法流程类似于室内设备找寻标准轨迹记录方法流程,包括如下步骤:

①开始:启动一种室内设备找寻装置,并输入设备寻找人员的身高。

②搜索选择设备:搜索选择要找寻的设备。

③判断:判断寻找人员位置是否在设备所在楼宇附近,若没有在设备所在楼宇附近,则进入导航到设备所在的楼宇:若在设备所在楼宇附近,则进入到达设备所在楼宇。

④导航:导航到设备所在的楼宇附近。

⑤到达楼宇:到达设备所在的楼宇。

⑥到达入口:到达装置上所记录的设备楼层入口。

⑦展示入口到设备的路径:在装置显示界面上展示入口到设备标准路径。

⑧沿路径直行:寻找人员沿标准路径直行,装置显示标准路径,实时采取设备找寻人员的步幅数据,根据步幅数据实时显示找寻人员的行走轨迹。

⑨到达节点1:到达要转向的第1个节点时,装置判断并显示找寻人员行走的方向,并根据标准路径的方向,指导找寻人员转向正确的方向。

⑩转向:找寻人员根据装置的提示正确转向,并直线行走,装置显示标准路径,实时采集设备找寻人员的步幅数据,根据步幅数据实时显示找寻人员的行走轨迹。

⑪到达节点2:到达要转向的第2个节点时,装置判断并显示找寻人员行走的方向,并根据标准路径的方向,指导找寻人员转向正确的方向。

⑫转向、节点再转向:找寻人员按照标准路径的指导多次直行、转向、直行、转向……装置显示标准路径,实时采集设备找寻人员的步幅数据,根据步幅数据实时显示找寻人员的行走轨迹。

⑬节点N:到达要转向的第N个节点时,装置判断并显示找寻人员行走的方向,并根据标准路径的方向,指导找寻人员转向正确的方向。

⑭设备位置:实时采集设备找寻人员的步幅数据,根据步幅数据实时显示找寻人员的行走轨迹,根据装置的标准路径到达设备位置。

3结论

(1）本文所述室内设备找寻方法及装置,可在GPs/GLoNAss/北斗信号弱的屋内、地下室、底下轨道和隧道实现设备位置定位,记录轨迹及导航。

(2）本文所述室内设备找寻方法及装置,无需在室内部署定位天线,就可实现室内设备的位置定位、轨迹记录及导航。

(3）本文所述室内设备找寻方法及装置,体积小,重量轻,方便随身携带,适合室内施工作业专业找寻设备。

(4）本文所述室内设备找寻方法及装置,在目前的设备维护领域,可避免因施工维护人员更迭频繁,后补的施工维护人员不清楚室内设备位置导致的维护工作效率低下的弊端,平均提高维护工作效率50%以上。