一種用在隧道定位系統(tǒng)中的uwb定位技術(shù) 

自十一五以來，我國加大了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)力度，中國交通建設(shè)事業(yè)進(jìn)入了快 速發(fā)展軌道。尤其在高速公路、鐵路、城市軌道方面的建設(shè)突飛猛進(jìn)。在公路、 鐵路建設(shè)方面，道路建設(shè)路線逐漸由平原、微丘向山區(qū)高原挺進(jìn)，隧道、橋梁等 結(jié)構(gòu)物占線路的比重越來越大，隧道建設(shè)工程數(shù)量持續(xù)增長；在城市軌道建設(shè)方 面，地鐵具有節(jié)省土地、減少噪音、減少污染、節(jié)省資源等優(yōu)點，成為各城市解 決擁堵、提升城市交通運輸能力的重要手段。由于隧道及城市地鐵建設(shè)的造價高、 運營管理相對復(fù)雜、施工環(huán)境惡劣、事故發(fā)生頻率較高，常要求對隧道中人員數(shù) 量進(jìn)行統(tǒng)計、對施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控。 目前市場上隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)中都沒有與外界直接通話的無線通信系統(tǒng)，在 遇到突發(fā)事故，如崩塌、涌水涌泥等事故，不能及時向隧道監(jiān)控室匯報，很容易 貽誤搶險時機(jī)。如果有無線通信系統(tǒng)，施工人員在隧道中工作，可隨時將隧道的 掘進(jìn)和安全情況匯報到隧道監(jiān)控室，便于調(diào)度和及時處理突發(fā)事故。 當(dāng)遇到隧道突發(fā)事故，對隧道施工人員的搶救缺乏可靠的位臵信息，也缺乏 語音通信手段，搶險救災(zāi)、安全救護(hù)的效率仍然不高，效果不理想。由于通信網(wǎng) 絡(luò)不暢，通信手段單一，網(wǎng)絡(luò)承受能力差，往往造成領(lǐng)導(dǎo)層信息不暢通，指揮不 足，數(shù)字不準(zhǔn)，不利于事故的搶險，極易造成事故損失的擴(kuò)大。隧道對利用相應(yīng) 的人員跟蹤定位設(shè)備，全天候?qū)κ┕と藛T進(jìn)行實時自動跟蹤和考勤，隨時掌握每個員工在隧道的位臵及活動軌跡、全隧道人員的位臵分布情況等需求迫切。 深圳新程智能致力于隧道安全建設(shè)，通過深入研究我國隧道現(xiàn)狀，推出了“隧道安全綜合監(jiān)測系統(tǒng)”。

2.2.2.1 系統(tǒng)特點： 

（1）、系統(tǒng)采用先進(jìn)的UWB技術(shù)TOF算法，對隧道內(nèi)人員從隧道口到隧道內(nèi)工作面能全天候不間斷地進(jìn)行實時的精確定位與跟蹤，定位精度達(dá)到30厘米;

（2）保證隧道全部位于無信號死角，做到信號全覆蓋;

（3）在緊急情況下，可通過定位卡上一鍵報警按鈕，及時通知監(jiān)控室管理人員；

（4）通過無線方式傳輸數(shù)據(jù)到隧道口監(jiān)控室;

（5）可顯示任意選定人員的實時的位置信息，并可按時間段對指定 的隧道內(nèi)人員的行走軌跡進(jìn)行歷史回放顯示單基站定位技術(shù);

（6）可實現(xiàn)考勤、路徑跟蹤、安全管理、區(qū)域統(tǒng)計、數(shù)據(jù)存儲、系 統(tǒng)自診斷、出洞異常提示、數(shù)據(jù)備份、操作記錄、用戶權(quán)限管理、遠(yuǎn) 程登錄等一系列功能;

（7） 隧道工程施工災(zāi)難發(fā)生后，系統(tǒng)可實時顯示隧道內(nèi)所有人員地 理位臵信息，并啟動相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案；

（8）能夠顯示隧道圖形及隧道內(nèi)部人員動態(tài)分布情況，可對人員進(jìn) 行查找定位、實時跟蹤、歷史軌跡回放等;

（9）人員定位系統(tǒng)出口協(xié)議應(yīng)開放，人員的所有信息均可以調(diào)用；

（10）人員定位系統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)配備外部網(wǎng)絡(luò)，以供外網(wǎng)用戶訪問和系 統(tǒng)平臺對接；

   系統(tǒng)設(shè)計原則

首先根據(jù)項目實際需要結(jié)合隧道長度等現(xiàn)場具體情況，可作全線覆蓋精準(zhǔn)定位和危險施工區(qū)域精準(zhǔn)定位（即掌子面定位）兩種。

全線覆蓋主要針對一些特長隧道，施工條件難度大，項目管理要求高的一些重點隧道工程，采用全線信號覆蓋精準(zhǔn)人員定位，每隔600米安裝一臺定位基站，可做到隧道內(nèi)的無線定位信號全覆蓋，定位精度最大可達(dá)30CM。

危險施工區(qū)域精準(zhǔn)定位又稱掌子面區(qū)域精準(zhǔn)定位，即在防水板臺車上安裝1臺高精度定位基站即可，基站將采集到進(jìn)入該區(qū)域內(nèi)的定位卡信號，通過無線網(wǎng)橋傳輸?shù)胶笈_管理系統(tǒng)中。

經(jīng)過軟件處理，得出各具體信息（如：是誰，距離洞口多遠(yuǎn)，具體時間）， 同時可把它動態(tài)顯示（實時）在監(jiān)控中心的電腦上或隧道外的 LED大屏幕上，并作好備份。監(jiān)管人員可隨時了解隧道中人員的狀態(tài)。管理者也可以根據(jù)電腦上的分布示意圖查看某一區(qū)域，計算機(jī)即會把這一區(qū)域的人員情況統(tǒng)計并顯示出來。管理者能實時的觀察到隧道內(nèi)工作人員的即時區(qū)域位臵，實現(xiàn)隧道內(nèi)人員精確定位。另外一旦隧道內(nèi)發(fā)生事故，可根據(jù)電腦中的人員定位分布信息馬上查出事故地點的人員情況，以便幫助營救人員以準(zhǔn)確快速 的方式營救出被困人員。一旦隧道內(nèi)發(fā)生突發(fā)情況，隧道內(nèi)人員可通過所攜帶的定位儀（識別卡）發(fā)出警報。 隧道內(nèi)人員只要按定位儀上的報警按鈕即可發(fā)出報警。在監(jiān)控室的動態(tài)顯示界面會立即彈出紅色報警信號。