[实用新型]一种三维立体隧道定位系统

说明书

本实用新型公开一种三维立体隧道定位系统，包括UWB高精度定位器、基站1～基站n、数据中心及BIM算法芯片，所述UWB高精度定位器用于实时捕获其所在位置的三维空间几何信息，并将该三维空间几何信息发送给与其相距最短距离的基站，所述基站用于将接收的三维空间几何信息传输给数据中心，所述BIM算法芯片内事先存储有隧道的三维空间模型，所述BIM算法芯片用于根据三维空间几何信息及三维空间模型确定所述UWB高精度定位器的位置。本实用新型具有定位精准，定位速度快的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种三维立体隧道定位系统，尤其是一种具有定位精准，定位速度快的三维立体隧道定位系统。

背景技术

随着我国隧道工程建设的蓬勃发展，隧道建设过程中的安全监测和科学施工显得越来越重要。为解决隧道的安全施工问题，采用信息化监控预警系统是目前最常用的解决方法，在节省人力物力同时能够有效的降低风险损失。然而，目前的隧道施工安全监控系统大多都采用二维监测方式，存在监测数据滞后性、出错率高、预警报警迟缓而导致风险无法及时发现等问题，易造成的不必要的人员伤亡以及财产损失。

随着隧道施工技术复杂程度的提高，施工监测数据也越来越复杂，数据监测的准确性、及时性也越来越重要，如果依然采用二维监测系统，会导致监测工作抽象、复杂，风险预警滞后，监测结果难免会出现较大差异和错误，不能及时进行风险监控和预警。因此，有必要将传统的二维监控系统进行技术改进，提高系统可视化水平，进一步改善监控预警效果，解决隧道监控数据复杂、可视性差、风险预警不及时等瓶颈问题。

随着虚拟仿真技术的逐渐成熟，其应用领域也越来越多样化，把该技术引入到隧道施工监测系统是弥补传统监测系统不足之处的有效办法。通过引入虚拟仿真技术，可以实现施工现场3D可视化，使施工监测人员在远程观测犹如身处施工现场，非常直观的看到监测的数据，所有的监测工作都在可视化的状态下执行，保证远程监控与现象施工的同步，大大提高风险发现以及风险预警的及时性。

UWB(Ultra Wideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB能在10米左右的范围内实现数百Mbit/s至数Gbit/s的数据传输速率。UWB具有抗干扰性能强、传输速率高、带宽极宽、消耗电能小、发送功率小等诸多优势。UWB系统发射功率非常小，通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长系统电源工作时间。而且，发射功率小，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，应用面就广。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种具有定位精准，定位速度快的三维立体隧道定位系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种三维立体隧道定位系统，包括UWB高精度定位器、基站1～基站n、数据中心及BIM算法芯片，所述UWB高精度定位器用于实时捕获其所在位置的三维空间几何信息，并将该三维空间几何信息发送给与其相距最短距离的基站，所述基站用于将接收的三维空间几何信息传输给数据中心，所述BIM算法芯片内事先存储有隧道的三维空间模型，所述BIM算法芯片用于根据三维空间几何信息及三维空间模型确定所述UWB高精度定位器的位置。

其中，所述基站1～基站n均分布在隧道内，所述基站1～基站n沿隧道按信号传输路径呈矩阵分布；每两个基站之间通过无线连接，所述基站1～基站n与数据中心通过有线或无线方式传输。

其中，每一基站上均设置有多个收发模块，多个收发模块上分别安装有不同规格的射频天线。

其中，所述每一基站上均设置有定向天线，所述定向天线指向相邻的基站。

其中，所述数据中心内设置有数据存储模块。