一种GPS人员定位系统及方法

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体的说是一种GPS人员定位系统及方法。

背景技术

目前在工业园区或者工程现场中，因为存在着诸多威胁区域人员安全的因素，如工业园区内一些区域存放着一些易燃易爆品，有毒有害物质等。因此，需要对区域内人员进行监管，主要是通过实时定位的方式进行监管。现有技术中，一般通过全球导航卫星系统定位技术实现。但是由于卫星信号会被障碍物阻隔，所以难以精确的得到园区内的人员位置。除此之外，也有采用室内定位系统的方式进行定位，但是因为缺乏绝对参考，所以定位精度较差，难以满足需求。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种GPS人员定位系统及方法，定位精度高，能够有效保障现场人员的安全。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

一种GPS人员定位系统，包括定位服务器，所述定位服务器通信连接有多个核心定位装置，所述核心定位装置包括GPS模块和第一通信模块，所述核心定位装置通过所述第一通信模块通信连接有多个辅助定位装置，所述辅助定位装置包括第二通信模块，所述辅助定位装置通过所述第二通信模块无线通信连接有多个定位终端，所述定位终端与被定位人员一一对应，每个所述辅助定位装置的侧方设置有一个用于向所述定位终端充电的充电装置。

优选地，所述第一通信模块设置为以太网模块，所述核心定位装置通过所述以太网模块与所述辅助定位装置有线通信连接。

本发明还提供一种GPS人员定位方法，采用上述的一种GPS人员定位系统，所述方法包括如下步骤：

S1、部署所述定位系统；

S2、所述核心定位装置通过所述GPS模块对自身进行定位得到核心位置信息，并且将所述核心位置信息发送给所述定位服务器；

S3、被定位人员携带所述定位终端移动，所述定位终端移动过程中感知到多个所述辅助定位装置，并且依据感应到的所述辅助定位装置生成辅助定位信息；

S4、所述定位终端通过任意一个所述辅助定位装置将所述辅助定位信息发送给所述核心定位装置；

S5、所述核心定位装置根据所述核心位置信息和所述辅助定位信息生成与被定位人员一一对应的人员位置信息，并且将所述人员位置信息上传至所述定位服务器；

S6、所述定位服务器根据接收到的所述人员位置信息解析出被定位人员的实际坐标。

优选地，步骤S1的具体方法包括：

S1.1、确定所述定位系统的覆盖区域；

S1.2、将所述覆盖区域分割成多个二级区域；

S1.3、将每个所述子区域分割成多个三级区域；

S1.4、在所述二级区域中设置所述核心定位装置；

S1.5、在所述三级区域中设置所述辅助定位装置；

S1.6、完成所述核心定位装置与所述辅助定位装置的通信连接。

优选地，步骤S2中，所述核心位置信息包括核心ID和核心坐标，所述核心ID与所述核心定位装置一一对应。

优选地，步骤S3的具体方法包括：

S3.1、所述定位终端在移动过程中对所述辅助定位装置进行感应；

S3.2、所述定位终端根据与所述辅助定位装置之间的信号强度计算所述定位终端与所述辅助定位装置之间的距离；

S3.3、所述定位终端生成所述辅助定位信息，所述辅助定位信息包括终端ID、多个辅助ID和多个距离值，所述终端ID与所述定位终端一一对应，所述辅助ID与所述辅助定位装置一一对应，所述距离值与所述辅助ID一一对应。

优选地，步骤S4中，所述定位终端发送所述辅助定位信息时，选择最小的所述距离值对应的所述辅助定位装置进行发送。

优选地，步骤S5中，所述核心定位装置基于自身与所述辅助定位装置之间的距离结合所述辅助定位信息生成所述人员位置信息。

优选地，步骤S5中，所述核心定位装置在生成所述人员位置信息后对所述人员位置信息进行加密。

优选地，所述方法还包括如下步骤：

S7、当所述定位终端的电量低于设定阈值时，被定位人员通过所述充电装置对所述定位终端进行充电。

本发明中，定位服务器用于对所有的核心定位装置和辅助定位装置进行管理，并且接收处理核心定位装置和辅助定位装置的数据，核心定位装置用于通过GPS模块完成核心定位，辅助定位装置用于基于核心定位装置完成对被定位人员的具体定位。充电装置用于在定位终端电量不足的时候对定位终端进行充电，以保证能够持续地对被定位人员进行定位。在使用时，首先规划核心定位装置和辅助定位装置的安装位置，核心定位装置安装在户外或者地表等GPS信号较好的地方，辅助定位装置安装在室内或者地下等GPS信号不好的地方，当被定位人员携带定位终端移动的时候，定位终端不断发现周围的辅助定位装置，然后根据与辅助定位装置之间的信号强度可以计算与辅助定位装置之间的距离，从而确定自己的位置，再结合辅助定位装置与核心定位装置之间的距离以及核心定位装置的位置，即可得到定位终端的绝对位置。

本发明通过将核心定位装置设置在GPS信号较好的地方从而进行核心定位，然后将辅助定位装置设置在GPS信号不好的地方，最后利用定位终端的移动过程实现对被定位人员的精确定位，适用于厂房车间或者工程现场等难以直接通过GPS进行定位的场景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的整体结构框图。

具体实施方式

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。

请参阅图1，图1是本发明实施例的整体结构框图。

一种GPS人员定位系统，包括定位服务器，定位服务器通信连接有多个核心定位装置，核心定位装置包括GPS模块和第一通信模块，核心定位装置通过第一通信模块通信连接有多个辅助定位装置，辅助定位装置包括第二通信模块，辅助定位装置通过第二通信模块无线通信连接有多个定位终端，定位终端与被定位人员一一对应，每个辅助定位装置的侧方设置有一个用于向定位终端充电的充电装置。

本发明中，定位服务器用于对所有的核心定位装置和辅助定位装置进行管理，并且接收处理核心定位装置和辅助定位装置的数据，核心定位装置用于通过GPS模块完成核心定位，辅助定位装置用于基于核心定位装置完成对被定位人员的具体定位。充电装置用于在定位终端电量不足的时候对定位终端进行充电，以保证能够持续地对被定位人员进行定位。在使用时，首先规划核心定位装置和辅助定位装置的安装位置，核心定位装置安装在户外或者地表等GPS信号较好的地方，辅助定位装置安装在室内或者地下等GPS信号不好的地方，当被定位人员携带定位终端移动的时候，定位终端不断发现周围的辅助定位装置，然后根据与辅助定位装置之间的信号强度可以计算与辅助定位装置之间的距离，从而确定自己的位置，再结合辅助定位装置与核心定位装置之间的距离以及核心定位装置的位置，即可得到定位终端的绝对位置。

本发明通过将核心定位装置设置在GPS信号较好的地方从而进行核心定位，然后将辅助定位装置设置在GPS信号不好的地方，最后利用定位终端的移动过程实现对被定位人员的精确定位，适用于厂房车间或者工程现场等难以直接通过GPS进行定位的场景。

进一步的，第一通信模块设置为以太网模块，核心定位装置通过以太网模块与辅助定位装置有线通信连接。

一种GPS人员定位方法，基于上述的一种GPS人员定位系统，方法包括步骤S1至S6。

S1、部署定位系统。

进一步的，步骤S1的具体方法包括步骤S1.1至S1.6。

S1.1、确定定位系统的覆盖区域。

S1.2、将覆盖区域分割成多个二级区域。二级区域可以根据覆盖区域的实际情况进行划分，当将本系统应用与野外环境时，二级区域可以根据覆盖区域的地形进行划分，当将本系统应用于室内环境时，二级区域可以根据覆盖区域的功能进行划分，例如仓储区、操作区或者危险区等。

S1.3、将每个子区域分割成多个三级区域。三级区域的划分主要以二级区域的面积为基础，可以将二级区域划分为多个面积相等的三级区域，以避免辅助定位装置出现死角。需要说明的是，在划分三级区域时，三级区域的面积指三级区域在地图中的面积，实际情况中，三级区域中并不是所有位置都能够正常行走，如果严格按照人员能够进入的标准进行划分的话，所产生的三级区域的跨度可能会非常大，导致一个三级区域中需要设置多个辅助定位装置才能够顺利进行定位，这就导致需要重新规划辅助定位装置的位置，既增加了方法的复杂度，同时增加了系统成本。

S1.4、在二级区域中设置核心定位装置。每个二级区域中设置一个核心定位装置即可。

S1.5、在三级区域中设置辅助定位装置。每个三级区域中设置一个辅助定位装置即可。

S1.6、完成核心定位装置与辅助定位装置的通信连接。核心定位装置与辅助定位装置最好采用有线通信的方式相连接，以避免无线通信信号弱造成数据丢失。当将本系统应用于野外环境时，需要为连接核心定位装置与辅助定位装置的线缆增加保护结构，以保证核心定位装置和辅助定位装置能够稳定通信，并且能够延长线缆的使用寿命。

S2、核心定位装置通过GPS模块对自身进行定位得到核心位置信息，并且将核心位置信息发送给定位服务器。因为核心定位装置设置在GPS信号较好的地方，因此能够直接通过GPS模块获取到核心位置信息，并且核心位置信息的精度能够保证。当核心定位装置因为自身或者周围环境的原因无法顺利通过GPS模块完成定位时，需要向定位服务器发送一个警告消息，以避免定位服务器根据核心定位装置的错误定位结果对人员进行定位，同时能够提醒管理人员进行排查检修，如果是核心定位装置自身存在故障，则对核心定位装置进行维修或者更换，若是周围环境因素造成核心定位装置GPS信号弱，则重新调整核心定位装置的安装位置，只需要保证核心定位装置的安装位置调整完毕之后仍然在二级区域中即可。

进一步的，步骤S2中，核心位置信息包括核心ID和核心坐标，核心ID与核心定位装置一一对应。

S3、被定位人员携带定位终端移动，定位终端移动过程中感知到多个辅助定位装置，并且依据感应到的辅助定位装置生成辅助定位信息。

进一步的，S3的具体方法包括步骤S3.1至S3.3。

S3.1、定位终端在移动过程中对辅助定位装置进行感应。在本实施例中，辅助定位装置可以设置为无线路由器，定位终端可以设置为智能手机，智能手机在移动过程中不断地感应到无线路由器的WIFI网络。

S3.2、定位终端根据与辅助定位装置之间的信号强度计算定位终端与辅助定位装置之间的距离。无线通信的信号强度与距离直接相关，因此通过信号强度能够计算出定位终端与辅助定位装置之间的距离，但是精度有限，当定位终端同时发现多个辅助定位装置时，可以通过三角定位的方式得到自身的准确位置，属于是本领域的常规技术手段，不再赘述。

S3.3、定位终端生成辅助定位信息，辅助定位信息包括终端ID、多个辅助ID和多个距离值，终端ID与定位终端一一对应，辅助ID与辅助定位装置一一对应，距离值与辅助ID一一对应。

S4、定位终端通过任意一个辅助定位装置将辅助定位信息发送给核心定位装置。通过一个辅助定位装置发送辅助定位信息能够避免出现网络拥塞，进而保证辅助定位信息能够顺利发送给核心定位装置。在本发明其它的实施方式中，为了避免辅助定位信息在传输过程中丢失，也可以通过两个辅助定位装置发送辅助定位信息，但是两个辅助定位装置的发送时间不同，以使核心定位装置在接收到一个辅助定位装置发送过来的辅助定位信息之后可以将后续接收到的相同的辅助定位信息都丢弃，避免网络拥塞，也避免占用大量的存储空间。进一步的，步骤S4中，为了保证传输速度，定位终端发送辅助定位信息时，选择最小的距离值对应的辅助定位装置进行发送。

S5、核心定位装置根据核心位置信息和辅助定位信息生成与被定位人员一一对应的人员位置信息，并且将人员位置信息上传至定位服务器。

进一步的，步骤S5中，核心定位装置基于自身与辅助定位装置之间的距离结合辅助定位信息生成人员位置信息。因为核心定位装置和辅助定位装置在设置好之后位置是固定的，因此核心定位装置与辅助定位装置之间的距离和方向都是固定的，将该距离与辅助定位信息相结合，即可计算出人员位置信息。

进一步的，步骤S5中，核心定位装置在生成人员位置信息后对人员位置信息进行加密。加密方式可以采用现有技术中的各种加密方式，不再赘述。

S6、定位服务器根据接收到的人员位置信息解析出被定位人员的实际坐标。

进一步的，方法还包括步骤S7。

S7、当定位终端的电量低于设定阈值时，被定位人员通过充电装置对定位终端进行充电。从而能够保证定位终端持续运行，避免丢失人员位置信息。

最后，因为定位终端是随着被定位人员不断移动的，因此人员位置信息是不断生成的，考虑到在一定时间内人员位置信息不会出现大幅度的变化，因此本发明中，人员位置信息可以周期性地生成，相应的，辅助定位信息也周期性地生成，从而能够减轻定位终端、辅助定位装置和核心定位装置的负载，并且降低网络资源需求，避免出现网络拥塞，保证人员位置信息能够准确地上传至定位服务器。此外，如果定位服务器长时间未能接收到某一个被定位人员的人员位置信息，则可以依据该被定位人员的最后一个人员位置信息通过核心定位装置和辅助定位装置向附近其他被定位人员的定位终端发送一个寻找消息，通过这些距离较近的被定位人员人工确定该被定位人员的位置，以避免该被定位人员发生危险。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。