[发明专利]一种专用于建筑工程施工现场的无线通信组网及定位方法

说明书

本发明涉及一种建筑工程施工现场的无线通信组网及定位方法，属于室内外定位技术领域。该方法解决建筑施工现场的人员室内外定位应用问题，尤其是如何在建筑施工现场网络构建、室内外空间定位切换以及应用的实际性问题。具体包括如下步骤：(1)组网定位系统；(2)无线网络组网；(3)室内外人员定位；包括离线定位和在线定位；离线定位包括数据采集、数据滤波、数据分组、定位模型训练和定位模型输出；在线定位数据采集、数据滤波、输入定位模型运算、输出定位坐标。本发明提出利用Lora基站，建立Lora射频RSSI指纹训练模型，用于室内外空间的定位；有别于其他室内外混合定位方法，将室内外定位融合于一体，摒弃室外GNSS定位与室内定位在缓冲带进行切换的方法。

技术领域

本发明涉及一种建筑工程施工现场的无线通信组网及定位方法，属于室内外定位技术领域。

背景技术

近年来随着我国经济的迅猛发展和建筑工艺水平的不断提高，超高层建筑、大型城市综合体、超大地下空间场所等在城市建筑种类中的占比呈现出逐年上升的趋势，在建工程施工现场人员生产安全事故时有发生，施工人员安全防护长期以来一直备受行业关注。从施工人员作业面来分析，施工人员不会长期固定于一个具体位置，需要经常往返于室内、室外空间进行生产作业，如能够实时定位施工人员的物理位置，配合其他生命体征传感器，预知施工人员遇到危险时的物理位置，就近为其提供救援，将能够有效降低生产安全事故的发生风险。由于在建筑工程施工现场进行施工人员定位涉及室内、室外之间的切换，并需要考虑通信传输网络的限制，因此在建筑工程施工现场进行施工人员定位尚存在如下几个关键性问题待解决：

问题1：建筑工程施工现场无线通信网络如何构建？

建筑工程施工现场通常的占地面积在10万平方米左右，按照这个面积进行计算施工人员活动范围大约在1km范围之内，但涉及室内到室外的活动空间，由于建筑工程在未进行交付之前，属于在建阶段，因此公众移动服务运行尚未进行室内公众移动信号的覆盖测试，也未进行室内公网信号的时分复用系统的建设。同时由于在该范围内进行施工人员定位需要通信网络进行定位数据的采集、前后台运算，所以需要一个双向通信的数据通信网；

问题2：室外定位技术的可用性如何保障？

建筑工程施工现场由于建筑楼体的遮挡，施工人员在不同楼体间行走作业时，GNSS室外定位系统极有可能搜不到卫星，导致定位失败或者误差偏大；

问题3：室内定位辅助设施的电源如何保障？

由于在建建筑工程施工现场尚未投入应用，因此内部电力线路不能提供电源，那么就要求用于人员定位的基础设施需要自供电，且发射设施应具备低功耗的特性，否则频繁更换设备进行充放电将严重影响应用的效果；

问题4：如何界定室内外空间定位的动态切换？

施工人员在建筑工程施工现场进行作业过程中，需要反复进出室内外空间，而室内、室外定位属于不同的技术领域，因此需要在室内外定位过程能够自动进行切换，切换的效率也是一个评价定位技术的重要技术指标，据统计正常人每秒钟能够行进1.7米，如果切换时间延时3秒，那么理论上就会导致出现将近5米的误差；

问题5：施工人员定位终端或者模块不应影响施工人员的正常作业

建筑工程施工现场作业环境较为恶劣，常会有攀爬、登高等动作，且作业过程也离不开双手的配合，因此安装在施工人员身上的定位终端或者模块设备不应影响人员的正常工作作业，必须能够解放人员的双手；

问题6：定位终端或者模块应具备低功耗特性，且应该具备对外接入接口：