一种线缆物资定位方法和装置

技术领域

本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种线缆物资定位方法和装置。

背景技术

随着物联网技术以及室内精确定位技术的发展，精确定位技术在各行业内的应用越来越普及，并且在实际应用中发挥重要意义。

在未引入精确定位技术在线缆物资定位搜索方面的应用之前，线缆物资的定位搜索基本靠人工实现，有时靠仓库管理员的个人记忆，有时靠现场逐盘查看线缆信息，不仅造成仓库作业效率低下，浪费大量人工成本，而且这样的方式不利于仓库智能化建设的发展，也不符合南网智慧电网行业的发展方向。

现有的物资定位搜索技术是基于RFID的物资管理，具体定位搜索方式如图1所示，需要通过手持读写器读写库位上的标签，该技术目前有很大的局限性：

1、首先要建设标准化货位，对于一些尺寸、重量过大或过小的物资，不适合通过标准货架以及RFID标签进行定位管理；

2、货物离开货架之后，无法进行实时定位跟进，追踪物资位置，只能简单判定物资是否放置在货位上；

基于以上技术特点，现有技术方案无法实现对线缆进行实时定位追踪，以及查找导航的功能。

发明内容

本发明提供了一种线缆物资定位方法和装置，用于解决现有技术方案无法实现对线缆进行实时定位追踪，以及查找导航的技术问题。

本发明提供了一种线缆物资定位方法，所述线缆物资上设置有定位标签；所述方法包括：

获取预设的多个基站的位置信息；

通过每个所述基站接收所述定位标签发送的定位信号；

基于预设的多个所述基站的位置信息和所述定位信号，计算得到所述定位标签的位置信息。

可选地，所述定位信号中携带有时间戳；所述基于预设的多个所述基站的位置信息和所述定位信号，计算得到所述定位标签的位置信息的步骤，包括：

基于所述定位信号携带的时间戳，计算每个所述基站与所述定位标签之间的相对距离；

分别以每个所述基站的位置信息为圆心，以与所述定位标签之间的相对距离为半径绘制对应的圆形区域；

计算所有所述圆形区域的交点的第一交点位置信息；

将所述第一交点位置信息确定为所述定位标签的位置信息。

可选地，所述基于预设的多个所述基站的位置信息和所述定位信号，计算得到所述定位标签的位置信息的步骤，包括：

计算每个所述基站接收到所述定位信号的信号到达时间；

计算每两个所述基站的信号到达时间之间的时间差；

采用每两个所述基站的位置信息和对应的所述信号到达时间之间的时间差生成标签位置推测曲线；

计算所有所述标签位置推测曲线的交点的第二交点位置信息；

将所述第二交点位置信息确定为所述定位标签的位置信息。

可选地，所述基于所述定位信息携带的时间戳，计算每个所述基站与所述定位标签之间的相对距离的步骤，包括：

分别获取每个所述基站接收到所述定位信号的接收时间；

计算每个所述基站对应的接收时间和所述定位信号的时间戳之间的差值；

根据所述差值计算对应的所述基站与所述定位标签之间的相对距离。

本发明还提供了一种线缆物资定位装置，所述线缆物资上设置有定位标签；所述装置包括：

基站位置信息获取模块，用于获取预设的多个基站的位置信息；

定位信号接收模块，用于通过每个所述基站接收所述定位标签发送的定位信号；

定位标签位置信息计算模块，用于基于预设的多个所述基站的位置信息和所述定位信号，计算得到所述定位标签的位置信息。

可选地，所述定位信号中携带有时间戳；所述基站位置信息获取模块，包括：

相对距离计算子模块，用于基于所述定位信号携带的时间戳，计算每个所述基站与所述定位标签之间的相对距离；

圆形区域绘制子模块，用于分别以每个所述基站的位置信息为圆心，以与所述定位标签之间的相对距离为半径绘制对应的圆形区域；

第一交点位置信息计算子模块，用于计算所有所述圆形区域的交点的第一交点位置信息；

第一定位标签位置信息确定子模块，用于将所述第一交点位置信息确定为所述定位标签的位置信息。

可选地，所述基站位置信息获取模块，包括：

信号到达时间计算子模块，用于计算每个所述基站接收到所述定位信号的信号到达时间；

时间差计算子模块，用于计算每两个所述基站的信号到达时间之间的时间差；

标签位置推测曲线生成子模块，用于采用每两个所述基站的位置信息和对应的所述信号到达时间之间的时间差计算标签位置推测曲线；

第二交点位置信息计算子模块，用于计算所有所述标签位置推测曲线的交点的第二交点位置信息；

第二定位标签位置信息确定子模块，用于将所述第二交点位置信息确定为所述定位标签的位置信息。

可选地，所述相对距离计算子模块，包括：

接收时间获取单元，用于分别获取每个所述基站接收到所述定位信号的接收时间；

差值计算单元，用于计算每个所述基站对应的接收时间和所述定位信号的时间戳之间的差值；

相对距离计算单元，用于根据所述差值计算对应的所述基站与所述定位标签之间的相对距离。

本发明还提供了一种线缆物资定位设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如上任一项所述的线缆物资定位方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上任一项所述的线缆物资定位方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明通过获取预设的多个基站的位置信息；通过每个基站接收定位标签发送的定位信号；基于预设的多个基站的位置信息和定位信号，计算得到定位标签的位置信息。从而实现了对线缆进行实时定位追踪，以及查找导航的技术效果。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为现有的物资定位搜索技术的实现原理图；

图2为本发明实施例提供的一种线缆物资定位方法的步骤流程图；

图3为本发明另一实施例提供的一种线缆物资定位方法的步骤流程图；

图4为本发明实施例提供的基站与定位标签之间的信息交互原理图；

图5为本发明实施例提供的一种基于TOF进行定位的原理示意图；

图6为本发明实施例提供的一种误差影响下的基于TOF进行定位的示意图；

图7为本发明又一实施例提供的一种线缆物资定位方法的步骤流程图；

图8为本发明实施例提供的一种基于TDOA进行定位的原理示意图；

图9为本发明实施例提供的一种线缆物资定位装置的结构框图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种线缆物资定位方法和装置，用于解决现有技术方案无法实现对线缆进行实时定位追踪，以及查找导航的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种线缆物资定位方法的步骤流程图。

本发明提供的一种线缆物资定位方法，线缆物资上设置有定位标签；方法具体可以包括以下步骤：

步骤201，获取预设的多个基站的位置信息；

电缆是一种电能或信号传输装置，通常是由几根或几组导线组成。

本发明实施例的定位标签是一种安装在线缆物资上的能够对外发射信号波的装置。

本发明实施例通过架设多个通信基站与定位标签进行通信，以通过多个基站与定位标签之间的相对关系，推测定位标签的位置信息，从而实现对线缆物资的定位。

步骤202，通过每个所述基站接收所述定位标签发送的定位信号；

在本发明实施例中，定位信号可以UWB定位技术进行发送。

UWB(Ultra Wide Band，超宽带)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB调制采用脉冲宽度在ns级的快速上升和下降脉冲，脉冲覆盖的频谱从直流至GHz，不需常规窄带调制所需的RF频率变换，脉冲成型后可直接送至天线发射。脉冲峰峰时间间隔在10-100ps级。频谱形状可通过甚窄持续单脉冲形状和天线负载特征来调整。UWB信号在时间轴上是稀疏分布的，其功率谱密度相当低，RF可同时发射多个UWB信号。UWB信号类似于基带信号，可采用OOK，对映脉冲键控，脉冲振幅调制或脉位调制。UWB不同于把基带信号变换为无线射频(RF)的常规无线系统，可视为在RF上基带传播方案。UWB使用宽度为纳秒级的无线电磁脉冲，进行无线定位。该脉冲具有极其陡峭的上升沿，便于计算脉冲在空气中飞行的时间。UWB能准确分辨出多径，适用于室内定位场景，并且，其时钟精度非常高，达到纳秒级，在定位测距中，可以达到分米级的定位精度。

在本发明实施例中，定位信号可以为电磁脉冲信号，电磁脉冲信号以光速传播，1纳秒传播30cm，通过计算无线电磁脉冲信号在空气中飞行的时间，即可计算出无线定位标签到定位基站之间的距离。

步骤203，基于预设的多个所述基站的位置信息和所述定位信号，计算得到所述定位标签的位置信息。

在确定了每一个基站的位置信息和在每一个定位信号接收到定位标签发出的定位信号后，便可以基于每一个基站的位置信息、定位标签的定位信号、以及每一个基站接收到定位信号的具体时间，计算出标签与每一个基站之间的相对位置关系，从而可以基于这些相对位置关系计算出定位标签的绝对位置关系，进而实现对线缆物资的定位。

本发明通过获取预设的多个基站的位置信息；通过每个基站接收定位标签发送的定位信号；基于预设的多个基站的位置信息和定位信号，计算得到定位标签的位置信息。从而实现了对线缆进行实时定位追踪，以及查找导航的技术效果。

请参阅图3，图3为本发明另一实施例提供的一种线缆物资定位方法的步骤流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤301，获取预设的多个基站的位置信息；

本发明实施例通过架设多个通信基站与定位标签进行通信，以通过多个基站与定位标签之间的相对关系，推测定位标签的位置信息，从而实现对线缆物资的定位。

步骤302，通过每个所述基站接收所述定位标签发送的定位信号；

在本发明实施例中，定位信号可以为电磁脉冲信号，电磁脉冲信号以光速传播，1纳秒传播30cm，通过计算无线电磁脉冲信号在空气中飞行的时间，即可计算出无线定位标签到定位基站之间的距离。

在计算要测量的标签与各基站之间的相对位置后，可以利用LocalSense位置解算算法，计算出标签的坐标，具体流程如图4所示。

步骤303，基于所述定位信号携带的时间戳，计算每个所述基站与所述定位标签之间的相对距离；

根据采集的定位信号的不同，对定位标签的坐标的计算方法便有所不同。在本发明实施例中，采用的是飞行时间法TOF来计算定位标签的位置。

TOF测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机(Transceiver)(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。而在本发明实施例中，由于定位标签可发射信号波作为定位信号，且定位信号中携带有时间戳和ID号，该时间戳中记录了定位信号发送的时间，该ID号标识了具体为哪一个定位标签。因此，在本发明实施例中，可以以基站接收定位标签发送的信号波的形式来计算单向的相对距离，减少信号飞行时间。基于TOF的定位标签定位方法的优点是定位精度高，基站区域外仍然可以定位。

具体地，步骤303可以包括以下子步骤：

S31，分别获取每个所述基站接收到所述定位信号的接收时间；

S32，计算每个所述基站对应的接收时间和所述定位信号的时间戳之间的差值；

S33，根据所述差值计算对应的所述基站与所述定位标签之间的相对距离。

在实际计算中，可以分别获取每个基站接收到定位信号的接收时间，计算每个基站对应的接收时间和定位信号的时间戳之间的差值，结合电磁脉冲信号的传输速度，可以计算出每个基站与定位标签之前的相对距离。

步骤304，分别以每个所述基站的位置信息为圆心，以与所述定位标签之间的相对距离为半径绘制对应的圆形区域；

步骤305，计算所有所述圆形区域的交点的第一交点位置信息；

步骤306，将所述第一交点位置信息确定为所述定位标签的位置信息。

由于步骤303只能测算出每个基站与定位标签之间的距离，而无法确定出每个基站在定位标签的相对方向。因此，本发明实施例还需要结合每个基站与定位标签的相对距离来确定定位标签的位置信息。

如图5所示，R

需要说明的是，在实际场景中，测距是存在误差的，因此，三个圆形区域在误差的影响下，便会相交于一个不规则区域内，具体如图6所示，因此解算算法需要把测距和基站坐标综合起来进行最优的位置估算。

本发明通过获取预设的多个基站的位置信息；通过每个基站接收定位标签发送的定位信号；基于预设的多个基站的位置信息和定位信号，计算得到定位标签的位置信息。从而实现了对线缆进行实时定位追踪，以及查找导航的技术效果。

请参阅图7，图7为本发明又一实施例提供的一种线缆物资定位方法的步骤流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤701，获取预设的多个基站的位置信息；

步骤702，通过每个所述基站接收所述定位标签发送的定位信号；

在本发明实施例中，采用的是到达时间差TDOA来计算定位标签的位置。

TDOA定位是一种利用时间差进行定位的方法。通过测量信号到达监测站的时间，可以确定信号源的距离。利用信号源到各个监测站的距离(以监测站为中心，距离为半径作圆)，就能确定信号的位置。但是绝对时间一般比较难测量，通过比较信号到达各个监测站的绝对时间差，就能作出以监测站为焦点，距离差为长轴的双曲线，双曲线的交点就是信号的位置。其优点是定位精度较高，系统容量较大。

步骤703，计算每个所述基站接收到所述定位信号的信号到达时间；

步骤704，计算每两个所述基站的信号到达时间之间的时间差；

步骤705，采用每两个所述基站的位置信息和对应的所述信号到达时间之间的时间差生成标签位置推测曲线；

步骤706，计算所有所述标签位置推测曲线的交点的第二交点位置信息；

步骤707，将所述第二交点位置信息确定为所述定位标签的位置信息。

在本发明实施例中，通过计算每两个基站的信号到达时间之间的时间差，可以得出定位标签在每两个基站之间的标签位置推测曲线，所有标签位置推测曲线的交点，即为定位标签的位置，其表征定位标签处于任意两个基站之间的标签位置推测曲线上。

为便于理解，如图8所示，R4、R5为基站，N为定位标签，R4接收到N发出的定位信号的时间为t1，R5接收到N发出的定位信号的时间为t2，据此可得到定位标签的标签位置推测曲线如图8中虚线所示。

本发明通过获取预设的多个基站的位置信息；通过每个基站接收定位标签发送的定位信号；基于预设的多个基站的位置信息和定位信号，计算得到定位标签的位置信息。从而实现了对线缆进行实时定位追踪，以及查找导航的技术效果。

请参阅图9，图9为本发明实施例提供的一种线缆物资定位装置的结构框图。

本发明提供的一种线缆物资定位装置，所述线缆物资上设置有定位标签；所述装置包括：

基站位置信息获取模块901，用于获取预设的多个基站的位置信息；

定位信号接收模块902，用于通过每个所述基站接收所述定位标签发送的定位信号；

定位标签位置信息计算模块903，用于基于预设的多个所述基站的位置信息和所述定位信号，计算得到所述定位标签的位置信息。

在本发明实施例中，所述定位信号中携带有时间戳；所述定位标签位置信息计算模块903，包括：

相对距离计算子模块，用于基于所述定位信号携带的时间戳，计算每个所述基站与所述定位标签之间的相对距离；

圆形区域绘制子模块，用于分别以每个所述基站的位置信息为圆心，以与所述定位标签之间的相对距离为半径绘制对应的圆形区域；

第一交点位置信息计算子模块，用于计算所有所述圆形区域的交点的第一交点位置信息；

第一定位标签位置信息确定子模块，用于将所述第一交点位置信息确定为所述定位标签的位置信息。

在本发明实施例中，所述定位标签位置信息计算模块903，包括：

信号到达时间计算子模块，用于计算每个所述基站接收到所述定位信号的信号到达时间；

时间差计算子模块，用于计算每两个所述基站的信号到达时间之间的时间差；

标签位置推测曲线生成子模块，用于采用每两个所述基站的位置信息和对应的所述信号到达时间之间的时间差计算标签位置推测曲线；

第二交点位置信息计算子模块，用于计算所有所述标签位置推测曲线的交点的第二交点位置信息；

第二定位标签位置信息确定子模块，用于将所述第二交点位置信息确定为所述定位标签的位置信息。

在本发明实施例中，所述相对距离计算子模块，包括：

接收时间获取单元，用于分别获取每个所述基站接收到所述定位信号的接收时间；

差值计算单元，用于计算每个所述基站对应的接收时间和所述定位信号的时间戳之间的差值；

相对距离计算单元，用于根据所述差值计算对应的所述基站与所述定位标签之间的相对距离。

本发明还提供了一种线缆物资定位设备，所述设备包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行本发明实施例的线缆物资定位方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行本发明实施例的线缆物资定位方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来达到实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。