[发明专利]机车生产车间室内人员和设备无线定位系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种机车生产车间室内人员和设备无线定位系统及其工作方法，所述的系统包括信息采集模块、定位模块、无线传输模块和智能显示模块；本发明的信息采集模块包括便携式信息采集设备，由UHFRFID有源电子标签组成。与传统的低高频电子标签相比，UHFRFID电子标签传输速率快，通过布置高频天线能够实现3～5米远距离采集信息，电子标签覆盖范围显著提升，在不影响现场生产的同时实时采集信息，非常适用于厂区生产线现场。本发明的无线传输模块是由LoRa模块组建的免费频段的自组网络，通过组建LoRaWAN网络拓扑结构，在减少网络成本的同时，实现1千米甚至几千米的传输距离，充分适应工厂环境的需求。

技术领域

本发明涉及无线定位技术，特别是一种机车生产车间室内人员和设备无线定位系统及其工作方法。

背景技术

随着我国轨道交通系统的迅猛发展以及中国制造2025战略背景下的智能工厂数量增加，使得人员和设备的高效管理成为发展需求。目前市面上多采用低、高频无源RFID设备采集人员设备信息，根据三边测量算法测算人员设备具体位置，并通过有线网络或Wifi网络将位置信息传送到智能终端。目前市面上机车生产车间中对人员设备的定位主要依靠低、高频无源RFID电子标签。低、高频电子标签频率低，存在读写距离近、传输速率低等缺点，在大型工厂中使用时，读写器需求量大，无形中增加了设备成本，不适合在大型工厂中推广使用。数据传输方面，有线网络线缆复杂，不适合复杂的厂区环境，WIFI虽然无需布置线缆，但是覆盖区域较小，无法对庞大的厂区实现有效的覆盖，也存在一定的缺陷。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种成本低、覆盖范围广、传输速率快、定位精度高的机车生产车间室内人员和设备无线定位系统及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

机车生产车间室内人员和设备无线定位系统，包括信息采集模块、定位模块、无线传输模块和智能显示模块；所述的信息采集模块依次与定位模块、无线传输模块和智能显示模块双向连接；

所述的信息采集模块包括采集微控单元和射频模块，用于对人员以及设备定位跟踪的数据采集。所述的采集微控单元与射频模块连接，所述的射频模块采用CC1110射频芯片。所述的采集微控单元对射频模块进行控制，处理RFID读写器发送的无线电载波信号。

所述的定位模块包括RFID读写器、定位LoRa模块和定位微控单元，所述的定位微控单元分别与RFID读写器和定位LoRa模块连接。RFID读写器使用一种改进的DV-Hop算法，改进的DV-Hop算法通过计算多个平均跳距的适应度，选取最优的平均跳距，再对最优的平均跳距进行多次迭代，从而寻找出最终的最优跳距，缩短最优跳距误差，将人员和设备的位置信息误差缩短至0.8m。所述的定位LoRa模块负责与无线传输模块的LoRa模块通信，传输采集到的人员设备信息：所述的定位微控单元负责处理RFID读写器读取到的RFID电子标签信息，并对数据进行处理，使用改进的DV-Hop算法定位人员设备位置。所述的RFID读写器负责读取RFID电子标签携带的人员设备信息，并对数据进行解调解码，将RFID电子标签携带的信息传送到定位微控单元。

所述的无线传输模块包括LoRa无线模块和传输微控单元，无线传输模块负责定位模块与智能显示模块间的数据传输。所述的无线传输模块采用LoRAWAN协议的OTAA入网机制实现定位模块的自动入网。

所述的智能显示模块包括智能终端、大屏幕和移动终端，通过建立准确的人员设备状态判定算法和友好的人机界面实现厂区人员及设备的跟踪和管理。

进一步地，所述的采集微控单元、定位微控单元和传输微控单元为意法半导体生产的高频STM32F407基于M4内核的微控制器。

进一步地，所述的信息采集模块、定位模块和无线传输模块均包括独立的电源模块。