(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210688526.8 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 潘盛山　邹存昱　雷挺　覃晖　 郑皓轩　韦雷　 (74)专利代理 机构 大连智高专利事务所(特殊 普通合伙) 2123 5 专利代理师 刘鑫 (51)Int.Cl. H04W 4/029(2018.01) H04W 64/00(2009.01) H04N 7/18(2006.01) G16Y 40/60(2020.01)G16Y 40/50(2020.01) G16Y 10/30(2020.01) G07C 9/38(2020.01) G06Q 50/08(2012.01) (54)发明名称 基于超宽带技术的施工场地人员定位管理 系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于超宽带技术的施工 场地人员定位管理系统及方法， 基站服务器机构 分别与定位设备组、 应用子系统进行数据传输； 由智能门禁子系统根据后台数据库内实名制信 息， 管控人员进出施工场地， 并由电子围栏子系 统根据后台数据库内实名制信息管控人员进出 施工场地内每一个区域， 视频监控子系统辅助智 能门禁子系统和电子围栏子系统对人员的进出 进行综合管控， 人员定位子系统获取施工场地内 人员的位置、 行为以及生命体征信息， 并将所述 信息发送至基站服务器机构进行处理， 处理后的 数据存储于后台数据库中， 并在可视化子系统中 根据用户操作模式展示。 能够提高在复杂多变的 施工环境下施工人员实时定位的精度以及稳定 性。 权利要求书3页 说明书20页 附图8页 CN 115278542 A 2022.11.01 CN 115278542 A 1.一种基于超宽带技 术的施工场地人员定位管理系统， 其特 征在于， 包括基站服务器机构、 定位设备组、 应用子系统， 所述基站服务器机构分别与定位设备 组、 应用子系统进行数据传输； 所述应用子系统包括可视化子系统、 智能门禁子系统、 人员 定位子系统、 电子围栏子系统、 视频监控子系统和后台数据库； 由智能门禁子系统根据后台 数据库内实名制信息， 管控人员进出施工场地， 并由电子 围栏子系统根据后台数据库内实 名制信息管控人员进 出施工场地内每一个区域， 视频监控子系统辅助智能 门禁子系统和电 子围栏子系统对人员的进出进行综合管控， 人员定位子系统获取施工场地内人员的位置、 行为以及生命体征信息， 并将所述信息发送至基站服务器机构进行处理， 处理后的数据存 储于后台数据库中， 并在可视化子系统中根据用户操作模式展示。 2.根据权利要求1所述的基于超宽带技 术的施工场地人员定位管理系统， 其特 征在于， 所述基站服务器机构包括至少一个本地服务器和本地基站； 定位设备组包括待测标签 组和外部设备组， 所述待测标签组包括待测标签本体、 监测模块组a和处理器模组a， 所述监测模块组a和 处理器模组a置于所述待测标签本体中， 并与所述待测标签本体电连接； 所述监测模块组a 包括UWB模块组、 北斗模块组、 5G模块组和附加模块组； 所述外部设备组包括定位节点组、 5G基站和北斗终端； 所述定位节点组与所述基站服 务器机构通过UWB技术进 行无线数据传输， 并设置有线 形式的备用传输渠道； 定位节点组包 括多个UWB定位节点设备， 所述5 G模块组向所述5G基站发送信号用以实现5 G定位和通信， 所 述北斗终端通过 北斗卫星实现北斗 定位以及与本地基站的通信； 所述人员定位子系统包括所述定位设备组和软件平台， 所述软件平台获取、 分析所有 位置信息并传输信息 至用户； 所述可视化子系统包括施工场地BIM模型和数字孪生平台， 所述BIM模型于所述数字孪 生平台中显示， 所述数字孪生平台接入 所述基站 服务器机构、 人员定位子系统、 可视化子系 统、 智能门禁子系统、 电子围栏子系统数据， 并实现数据可视化； 所述智能门禁子系统包括所述定位节点组、 门禁设备； 所述电子围栏子系统包括多个所述UWB汇总节点； 所述视频监控子系统包括摄像头、 广播设备和高清显示屏， 可安装于门禁以及电子围 栏边缘。 3.根据权利要求2所述的基于超宽带技 术的施工场地人员定位管理系统， 其特 征在于， 所述UWB定位节点设备的定位节点分为UWB汇总节点和UWB锚节点， 所述UWB定位节点设备包括处理器模组b、 监测模块组b和UWB定位节点设备本体， 所述 处理器模组b和监测模块组b置于UWB定位节 点设备本体中， 并与所述UWB定位节 点设备本体 电连接； 所述UWB定位节点设备与外 部电源连接 。 4.一种基于超宽带技术的施工场地人员定位管理方法， 基于权利要求1 ‑3任一项所述 的系统所使用， 其特 征在于， 包括有如下步骤： (1)部署本地基站、 UWB汇总节点、 UWB锚节点的位置； (2)根据施工项目要求及施工单位员工实名制信息建立后台数据库； (3)根据施工项目中目标结构的数据， 以及实际施工场地尺寸和区域分布， 建立三维空 间BIM模型；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115278542 A 2(4)建立将施工场地内监测数据集中管理和可视化展示的可视化子系统与接口； (5)选取位置作为施工场地门禁， 建立施工场地智能门禁子系统和视频监控子系统； 进行人员定位时， 施工人员即将进入施工场地某区域， UWB汇总节点监测到所述施工人 员携带待测标签信息时， 唤醒自身所有模块， 并将连接测试数据通过串口发送给监测模块 组b， 监测模块组b通过本地基站向本地服务器发送所述连接测试数据； 本地服务器接 收到 所述连接测试数据后， 通过本地基站向所述UWB汇总节点发送命令帧， 要求所述UWB汇总节 点向所属区域内所有UWB锚节点发送控制信号， 唤醒所述UWB锚节点并返回连接确认信息； 当所述UWB汇总节点接 收到所属区域内所有连接确认信息后， 通过本地基站在本地服务器 中反馈正常工作设备 数以及失效设备坐标， 同时区域内人员定位工作开始； 施工场地某区域内人员定位工作开始后， 该区域内所有UWB锚节点识别待测标签， 接收 待测标签信息； UWB汇总节点接收、 汇总该区域内包含的所有UWB锚节点监测 到的待测标签 信息， 并将汇总后信息发送至本地基站； 本地服务器接 收并解析本地基站处理后的所述待 测标签信息， 根据解析结果计算所述待测标签信息对应的三维空间坐标， 并进行待测标签 三维空间坐标 的优化， 根据所述坐标确认待测标签的位置信息， 解析所述待测标签施工人 员行为信息与施工人员生命体征信息， 根据解析结果判定人员安全等级， 并依据当前施工 人员安全等级判定施工人员是否可以继续作业； 所述本地服务器数据解析完成后根据系统 用户设置进行 可视化展示； 本地服务器通过解析待测标签信息， 计算出施工场地某区域内无待测标签信息后， 通 过本地服务器向所述区域内所有UWB汇总节点 发送区域待机控制 信息， 所述UWB汇总节 点接 收到区域待机控制信息后， 通过监测模块组b向所述区域内所有UWB锚节点发送控制信号， 要求所有UWB 锚节点返回待机确认信息并开启待机状态； 所述UWB汇总节 点接收到所属区域 内所有待机确认信息后， 将待机设备数量和失效设备坐标通过本地基站向本地服务器反 馈， 信息发送后， 所有 UWB汇总节点只保持被动定位状态。 5.根据权利要求 4所述的基于超宽带技 术的施工场地人员定位管理方法， 其特 征在于， 所述的部署本地基站、 UWB汇总节点、 UWB锚节点的位置， 具体为： 将数目不少于一个的本地基站， 根据实 际的施工场地尺寸和区域划分， 部署在施工场 地各区域外 部并可与各区域范围内的电子设备进行有效无线通信的位置； 将若干UWB汇总节点， 根据实际的施工场地尺寸和区域分布， 分别部署在各区域可进行 有效无线通信的位置； 将若干UWB锚节点， 分别部署在各区域所述UWB锚节点与所述UWB汇总节点可进行有效 的无线通信的位置， 该位置也是可有效获取待测标签信息的位置； 各区域中所述UWB汇总节 点与UWB锚节点按照路由协议自组织成为 一个网络 拓扑结构； UWB汇总节点 位置确定后， 再部署UWB锚节点， 打开上位机并接入网络 。 6.根据权利要求 4所述的基于超宽带技 术的施工场地人员定位管理方法， 其特 征在于， 所述本地服务器通过视线状态识别方法及粒子滤波框架下的目标位置估计方法， 进行 待测标签三维空间坐标的优化。 7.根据权利要求6所述的基于超宽带技 术的施工场地人员定位管理方法， 其特 征在于， 所述视线状态 识别方法为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115278542 A 3