一种基于UWB及5G技术的人员定位系统的制作方法

本发明涉及UWB定位技术领域，具体为一种基于UWB及5G技术的人员定位系统。

背景技术

随着社会的发展，尤其是科学技术的不断进步，使得人们的生活得到了极大的改善与提高；其中通讯网络技术的普及及广泛应用，为人们的智能生活提供了很好的信息控制路径，尤其是智能化管理在工业领域的应用，更为凸显。

工厂管理是一个非常复杂且重要的工作，其包括生产流程管理、作业人员管理、资产及重要工具管理等。其中最为重要的就是作业人员管理，作业人员管理的好坏对生产流程管理和资产及重要工具管理具有直接且重要的影响。工厂常使用打卡签到的表格管理、视频拍摄的监控管理等手段进行作业人员的管理，但是这些常用的管理手段自动化程度不高，视频监控数据监管局限性大，数据不全面且相对孤立，缺乏实时数据支持，无法实时将作业人员的位置显示在工厂的控制中心，无法统一高效地进行作业人员的调配，使得作业现场情况和生产流程难以监管。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种旨在改善现有工厂在作业人员管理中，存在的自动化程度低，无法实时将作业人员的位置显示在工厂控制中心的问题的基于UWB及5G技术的人员定位系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于UWB及5G技术的人员定位系统，包括：

电子标签模块，所述电子标签模块用于发射定位信号，作业人员随身佩戴电子标签模块；

UWB定位基站模块，用于接收电子标签模块发送的信号，对电子标签模块进行识别和定位；

服务器模块，可用于接收UWB定位基站模块发送来的数据，并对数据进行算法处理；

5G通信模块，用于UWB定位基站模块和服务器模块间的通信连接；

数据库模块，与服务器模块电性相连，用于存储电子标签模块和各作业人员的相关信息，存储电子标签模块的运动轨迹；

显示模块，与服务器模块电性相连，用于显示电子标签模块和各作业人员的相关信息，显示电子标签模块的实时位置，显示电子标签模块的运动轨迹。

还包括输入模块，所述输入模块与服务器模块电性相连，用于输入、更改、删除电子标签模块和各作业人员的相关信息。

还包括告警模块，所述告警模块与服务器模块电性相连，所述告警模块用于向厂区内人员发出告警信号。

所述电子标签模块包括蓄电池单元、充电单元、射频信号发射单元、控制器单元、电量检测单元、报警单元和显示单元，所述蓄电池单元为除充电单元外的其它单元供电，所述充电单元用于给蓄电池单元充电，所述射频信号发射单元、电量检测单元、报警单元和显示单元均与控制器单元电性相连，所述射频信号发射单元用于发射射频信号，所述电量检测单元用于检测蓄电池单元的电量，并将电量检测结果输送给控制器单元，所述控制器单元将电量检测结果输送至显示单元进行显示，所述报警单元用于低电量报警和SOS一键求救报警。

所述电子标签模块包括还包括指纹识别单元和存储单元，所述指纹识别单元和存储单元均与控制器单元电性相连，所述存储单元存储有指纹数据，所述指纹识别单元用于识别佩戴人员的指纹，并将识别的指纹发送给控制器单元，所述控制器单元将接收到的指纹与存储单元中存储的指纹数据进行对比，以确定是否是本人进行电子标签模块的佩戴，当控制器单元检测到不是本人佩戴时，控制射频信号发射单元发射非本人佩戴的报警信号。

所述5G通信模块包括5G路由器和5G网络，所述UWB定位基站模块通过5G路由器与5G网络通信相连，所述5G网络通过5G路由器与服务器模块通信相连。

所述显示模块包括WEB网页显示单元和3D模拟客户端单元，所述WEB网页显示单元用于进行平面定位显示，所述3D模拟客户端单元用于进行3D定位显示。

另外还包括视频监控模块，所述视频监控模块用于对厂区内的人员和物品进行视频和照片的拍摄，所述视频监控模块通过5G通信模块与服务器模块电性相连。

所述视频监控模块包括摄像头单元、无线收发单元、中央处理器单元和供电单元，所述供电单元为其它单元供电，所述摄像头单元和无线收发单元均与中央处理器单元电性相连，所述中央处理器单元通过无线收发单元与5G通信模块通信相连。

所述视频监控模块还包括电子标签单元、面部识别单元和成像单元，所述电子标签单元用于向UWB定位基站模块发射视频监控模块的定位信号，所述面部识别单元和成像单元均与中央处理器单元电性相连，所述中央处理器单元通过面部识别单元进行人脸识别，并通过成像单元进行人脸成像，所述中央处理器单元通过无线收发单元将人脸相片传递给服务器模块，所述数据库模块中存储有作业人员的脸部图片，所述服务器模块将视频监控模块传递来的人脸相片与数据库模块中存储的作业人员的脸部图片进行对比，确定作业人员身份。

所述视频监控模块上设置有电子标签模块，所述视频监控模块上设置有用于给电子标签模块充电的充电线。

积极有益效果：1、通过本发明，可自动的对厂区的作业人员进行位置管理，有效的提高了作业人员的管理水平，可实时的将作业人员的位置显示在工厂控制中心，并可查询作业人员工作期间的位置轨迹，能够统一高效地进行作业人员的调配；2、本发明的电子标签模块设置有指纹识别单元，可以有效防止作业人员位置定位的作弊行为；3、本发明设置有视频监控模块，视频监控模块中设置有电子标签单元和面部识别单元，通过视频监控模块可对作业人员位置定位的作弊行为进行有效的监管。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明的电子标签模块的结构示意图；

图4是本发明的视频监控模块的结构示意图。

具体实施方式

以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明：

实施例1

如图1所示，一种基于UWB及5G技术的人员定位系统，包括电子标签模块、UWB定位基站模块、服务器模块、5G通信模块、数据库模块、显示模块、输入模块和告警模块。

如图3所示，电子标签模块包括蓄电池单元、充电单元、射频信号发射单元、控制器单元、电量检测单元、报警单元、显示单元、指纹识别单元和存储单元。充电单元用于给蓄电池单元充电，蓄电池单元为除充电单元以外的其它单元供电。射频信号发射单元、电量检测单元、报警单元和显示单元均与控制器单元电性相连，射频信号发射单元发射定位用的射频信号，射频信号包含电子标签模块的编号信息，作业人员随身佩戴电子标签模块，则电子标签模块的位置即为作业人员的位置。电子标签模块的形式可以根据不同作业人员的佩戴方式进行选择，如可以是安装于安全帽上的方块状，可以是戴在工人人员手腕处的手表状，还可以是佩戴在衣服上的徽章状。电量检测单元用于检测蓄电池单元的电量，并将电量检测结果输送给控制器单元，控制器单元将电量检测结果输送至显示单元进行显示，显示单元为显示屏，蓄电池单元的电量以百分比或者能量槽的形式进行显示。电子标签模块的报警单元包含振动报警器或者声音报警器，在低电量是可进行振动报警和发出报警声音报警。此外，电子标签模块的报警单元还包括SOS一键求救报警功能，通过按键或者触摸的方式进行一键求救报警。

如图3所示，电子标签模块的指纹识别单元和存储单元均与其控制器单元电性相连，存储单元存储有指纹数据，指纹识别单元用于识别佩戴人员的指纹，并将识别的指纹发送给控制器单元，控制器单元将接收到的指纹与存储单元中存储的指纹数据进行对比，以确定是否是本人进行电子标签模块的佩戴，当控制器单元检测到不是本人佩戴时，控制射频信号发射单元发射非本人佩戴的报警信号。使用时，可以要求作业人员每隔一定时间进行一次指纹识别，如此，可以有效防止作业人员位置定位的作弊行为。

UWB定位基站模块一直主动地接收电子标签模块发送的定位信号，对电子标签模块进行识别和定位。UWB定位基站模块根据其定位距离在厂区内的不同位置进行合理设置，原则是电子标签模块在厂区内的任意位置都能被UWB定位基站模块检测并定位到。服务器模块用于接收UWB定位基站模块发送来的数据，并对数据进行算法处理。5G通信模块用于UWB定位基站模块和服务器模块间的通信连接，5G通信模块包括5G路由器和5G网络，UWB定位基站模块通过5G路由器与5G网络通信相连，5G网络通过5G路由器与服务器模块通信相连。数据库模块与服务器模块电性相连，用于存储电子标签模块和各作业人员的相关信息，如电子标签模块的编号信息、作业人员的姓名、职位、岗位、脸部图片等信息，还可用于存储电子标签模块的运动轨迹，电子标签模块的运动轨迹即为佩戴此电子标签模块的作业人员的运动轨迹。输入模块与服务器模块电性相连，用于输入、更改、删除电子标签模块和各作业人员的相关信息。通过输入模块可及时对电子标签模块和作业人员的相关信息及时进行补充、更正。

如图1所示，显示模块与服务器模块电性相连，用于显示电子标签模块和各作业人员的相关信息，显示电子标签模块的实时位置，显示电子标签模块的运动轨迹。显示模块包括WEB网页显示单元和3D模拟客户端单元，WEB网页显示单元用于进行作业人员的平面定位显示，3D模拟客户端单元用于进行作业人员的3D立体定位显示。

如图1所示，告警模块与服务器模块电性相连，告警模块用于向厂区内人员发出告警信号。当作业人员长时间的停留在厂区内的某一区域或者进入到作业人员不能进入的区域或者离开了作业人员不能离开的区域等异常情况时，可通过告警模块向其发出告警信号，促使其进行行为的改正。告警模块可以是厂区广播，可以是在电子标签模块上另外设置的告警单元等形式。

实施例2

如图2所示，一种基于UWB及5G技术的人员定位系统，包括电子标签模块、UWB定位基站模块、服务器模块、5G通信模块、数据库模块、显示模块、输入模块、告警模块和视频监控模块。

如图3所示，电子标签模块包括蓄电池单元、充电单元、射频信号发射单元、控制器单元、电量检测单元、报警单元、显示单元、指纹识别单元和存储单元。充电单元用于给蓄电池单元充电，蓄电池单元为除充电单元以外的其它单元供电。射频信号发射单元、电量检测单元、报警单元和显示单元均与控制器单元电性相连，射频信号发射单元发射定位用的射频信号，射频信号包含电子标签模块的编号信息，作业人员随身佩戴电子标签模块，则电子标签模块的位置即为作业人员的位置。电子标签模块的形式可以根据不同作业人员的佩戴方式进行选择，如可以是安装于安全帽上的方块状，可以是戴在工人人员手腕处的手表状，还可以是佩戴在衣服上的徽章状。电量检测单元用于检测蓄电池单元的电量，并将电量检测结果输送给控制器单元，控制器单元将电量检测结果输送至显示单元进行显示，显示单元为显示屏，蓄电池单元的电量以百分比或者能量槽的形式进行显示。电子标签模块的报警单元包含振动报警器或者声音报警器，在低电量是可进行振动报警和发出报警声音报警。此外，电子标签模块的报警单元还包括SOS一键求救报警功能，通过按键或者触摸的方式进行一键求救报警。

如图3所示，电子标签模块的指纹识别单元和存储单元均与其控制器单元电性相连，存储单元存储有指纹数据，指纹识别单元用于识别佩戴人员的指纹，并将识别的指纹发送给控制器单元，控制器单元将接收到的指纹与存储单元中存储的指纹数据进行对比，以确定是否是本人进行电子标签模块的佩戴，当控制器单元检测到不是本人佩戴时，控制射频信号发射单元发射非本人佩戴的报警信号。使用时，可以要求作业人员每隔一定时间进行一次指纹识别，如此，可以有效防止作业人员位置定位的作弊行为。

UWB定位基站模块一直主动地接收电子标签模块发送的定位信号，对电子标签模块进行识别和定位。UWB定位基站模块根据其定位距离在厂区内的不同位置进行合理设置，原则是电子标签模块在厂区内的任意位置都能被UWB定位基站模块检测并定位到。服务器模块用于接收UWB定位基站模块发送来的数据，并对数据进行算法处理。5G通信模块用于UWB定位基站模块和服务器模块间的通信连接，5G通信模块包括5G路由器和5G网络，UWB定位基站模块通过5G路由器与5G网络通信相连，5G网络通过5G路由器与服务器模块通信相连。数据库模块与服务器模块电性相连，用于存储电子标签模块和各作业人员的相关信息，如电子标签模块的编号信息、作业人员的姓名、职位、岗位、脸部图片等信息，还可用于存储电子标签模块的运动轨迹，电子标签模块的运动轨迹即为佩戴此电子标签模块的作业人员的运动轨迹。输入模块与服务器模块电性相连，用于输入、更改、删除电子标签模块和各作业人员的相关信息。通过输入模块可及时对电子标签模块和作业人员的相关信息及时进行补充、更正。

如图2所示，显示模块与服务器模块电性相连，用于显示电子标签模块和各作业人员的相关信息，显示电子标签模块的实时位置，显示电子标签模块的运动轨迹。显示模块包括WEB网页显示单元和3D模拟客户端单元，WEB网页显示单元用于进行作业人员的平面定位显示，3D模拟客户端单元用于进行作业人员的3D立体定位显示。

如图2所示，告警模块与服务器模块电性相连，告警模块用于向厂区内人员发出告警信号。当作业人员长时间的停留在厂区内的某一区域或者进入到作业人员不能进入的区域或者离开了作业人员不能离开的区域等异常情况时，可通过告警模块向其发出告警信号，促使其进行行为的改正。告警模块可以是厂区广播，可以是在电子标签模块上另外设置的告警单元等形式。

如图2、图4所示，视频监控模块包括摄像头单元、无线收发单元、中央处理器单元、供电单元、电子标签单元、面部识别单元和成像单元。供电单元为其它单元供电，摄像头单元、无线收发单元、面部识别单元和成像单元均与中央处理器单元电性相连。中央处理器单元通过无线收发单元与5G通信模块通信相连，进而与服务器模块通信相连。摄像头单元选用高清摄像头，视频监控模块通过摄像头单元对厂区内的人员和物品进行视频和照片的拍摄。视频监控模块的电子标签单元用于向UWB定位基站模块发射视频监控模块的定位信号，如此即可知道此视频监控模块的位置，进而可确定其拍摄到的作业人员的位置范围。中央处理器单元通过面部识别单元进行人脸识别，并通过成像单元进行人脸成像，中央处理器单元通过无线收发单元将人脸相片传递给服务器模块，数据库模块中存储有作业人员的脸部图片，服务器模块将视频监控模块传递来的人脸相片与数据库模块中存储的作业人员的脸部图片进行对比，确定作业人员身份。服务器模块可根据作业人员的身份结合其佩戴的电子标签模块确定作业人员的位置。再将作业人员的位置与视频监控模块拍摄到的作业人员的位置范围进行对比，即可进行一次作业人员是否有位置定位的作弊行为。这种确定可通过本系统自动进行，不会导致相关工作人员的工作量增加。所以，通过视频监控模块的设置可对作业人员位置定位的作弊行为进行有效的监管。

本发明的工作原理：作业人员在厂区内佩戴电子标签模块，电子标签模块不停的发送定位信号，UWB定位基站模块一直主动地接收其定位距离范围内电子标签模块发送的定位信号，接收到定位信号后，可灵活采用双向的TOF或单向的TDOA等定位算法，选择进行同步信号或双向测距的方法，对电子标签模块进行识别和定位，并将定位结果通过5G通信模块发送给服务器模块。服务器模块通过算法解析后，可得出电子标签模块的位置坐标。服务器模块可以为控制中心的电脑，在电脑上安装上WEB网页显示程序和3D模拟客户端，即可在于电脑连接的显示屏上查看作业人员实时的位置信息，同时可在电脑上进行作业人员位置轨迹的查询。

所以，通过本发明，可自动的对厂区的作业人员进行位置管理，有效的提高了作业人员的管理水平，可实时的将作业人员的位置显示在工厂控制中心，并可查询作业人员工作期间的位置轨迹，能够统一高效地进行作业人员的调配。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可

以上仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。