本發(fā)明涉及一種鐵路作業(yè)人員無線定位防護(hù)方法，屬于鐵路安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，隨著鐵路大提速和重載運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，我國鐵路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)營條件發(fā)生了較大變化；隨著鐵路局直管站段體制改革、全路運(yùn)輸生產(chǎn)力布局調(diào)整和工務(wù)檢修分開的維修管理體制改革，工務(wù)安全工作面臨許多新的情況，加強(qiáng)鐵路營業(yè)線施工、維修作業(yè)和施工安全管理，適應(yīng)鐵路大面積提速的要求，做到運(yùn)輸、施工兼顧，確保行車和施工作業(yè)人員安全。

目前，作業(yè)人員進(jìn)行通信大都采用語音對(duì)講設(shè)備或電話等方式進(jìn)行溝通；在一個(gè)上線作業(yè)的隊(duì)伍標(biāo)配兩個(gè)安全員，即配備在車站調(diào)度室的駐站安全員和配備在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)安全員。當(dāng)有列車通過時(shí)，駐站安全員通過語音對(duì)講設(shè)備或電話通知現(xiàn)場(chǎng)安全員具體情況，現(xiàn)場(chǎng)安全員組織作業(yè)人員迅速撤離作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、進(jìn)入安全區(qū)域。但是，這種溝通方式存在很大的延時(shí)性，定位也不是非常準(zhǔn)確，過于依靠人為組織，難以進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，對(duì)即將到來的危險(xiǎn)預(yù)警不及時(shí)，一旦通知延時(shí)、或者作業(yè)范圍較大就容易造成安全事故。因此，如何最大限度的防范或消除人為原因造成不必要的安全事故隱患，是亟待解決的一個(gè)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種鐵路作業(yè)人員無線定位防護(hù)方法，對(duì)每一個(gè)鐵路作業(yè)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位和及時(shí)預(yù)警，最大限度的防范或消除由于鐵路上線施工人員疏忽大意造成的不必要的安全事故隱患。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種鐵路作業(yè)人員無線定位防護(hù)方法，通過作業(yè)人員佩戴的定位標(biāo)簽與設(shè)置于鐵路兩側(cè)的定位基站之間所發(fā)出的超窄脈沖電磁波在空中飛行的時(shí)間，經(jīng)定位解算服務(wù)器解算出定位標(biāo)簽與附近定位基站的相對(duì)距離，通過附近定位基站的位置來確定定位標(biāo)簽的位置、從而定位作業(yè)人員的坐標(biāo)，并在定位解算服務(wù)器上實(shí)時(shí)顯示；一旦作業(yè)人員的坐標(biāo)偏離活動(dòng)區(qū)域、進(jìn)入告警區(qū)域，定位解算服務(wù)器判定其為非法活動(dòng)，立即向定位標(biāo)簽輸出預(yù)警信號(hào)，定位標(biāo)簽報(bào)警，作業(yè)人員及時(shí)收到警報(bào)并快速撤離告警區(qū)域。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述定位標(biāo)簽和定位基站通過脈沖射頻的收發(fā)實(shí)現(xiàn)無線通信，定位基站經(jīng)網(wǎng)橋、與網(wǎng)橋無線連接的網(wǎng)橋基站與定位解算服務(wù)器傳輸連接；

所述定位標(biāo)簽包括第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊、第一電源管理模塊和報(bào)警模塊，所述第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第一電源管理模塊、報(bào)警模塊均與第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊電連接；所述定位基站包括第二無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊、第二電源管理模塊和網(wǎng)絡(luò)連接模塊，所述第二無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第二電源管理模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊均與第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊電連接；所述定位解算服務(wù)器包括主控制模塊、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、位置計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、顯示模塊和電池模塊，所述數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、位置計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、電池模塊均與主控制模塊電連接。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述定位基站的個(gè)數(shù)不小于3個(gè)，每個(gè)定位基站均設(shè)置網(wǎng)橋；所述網(wǎng)橋與網(wǎng)橋基站之間通過5.8ghz的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸連接。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述定位標(biāo)簽還設(shè)置有用于鐵路作業(yè)人員手動(dòng)報(bào)警的觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊為與第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊電連接的觸發(fā)按鈕。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述定位標(biāo)簽、定位基站上安裝有濾波器，定位標(biāo)簽、定位基站外殼上噴涂有噴塑層。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述定位標(biāo)簽、定位基站內(nèi)均設(shè)置有屏蔽線圈。

所述鐵路作業(yè)人員無線定位防護(hù)方法，具體包括以下步驟：

步驟一、

作業(yè)人員的定位標(biāo)簽實(shí)時(shí)發(fā)射出超窄脈沖電磁波，位于電磁波輻射范圍內(nèi)的定位基站接收到電磁波信號(hào)；

步驟二、

定位基站接收到電磁波信號(hào)后、通過第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)橋基站；

步驟三、

數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)網(wǎng)橋基站傳輸至定位解算服務(wù)器，定位解算服務(wù)器的位置計(jì)算模塊將數(shù)據(jù)信號(hào)解算為位置數(shù)據(jù)，并依據(jù)收到電磁波信號(hào)的定位基站位置來確定作業(yè)人員的具體位置坐標(biāo)，在顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；

步驟四、

一旦作業(yè)人員坐標(biāo)超出活動(dòng)區(qū)域、與告警區(qū)域輪廓重合或進(jìn)入告警區(qū)域內(nèi)，經(jīng)定位解算服務(wù)器判定其為非法行動(dòng)后、立即輸出預(yù)警信號(hào)，預(yù)警信號(hào)經(jīng)網(wǎng)橋基站、網(wǎng)橋傳輸至定位基站，定位基站向定位標(biāo)簽發(fā)出預(yù)警指令；

步驟五、

定位標(biāo)簽接收預(yù)警指令，由第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊、發(fā)出警報(bào)，作業(yè)人員感知警報(bào)后快速撤離告警區(qū)域。

所述步驟三中，定位標(biāo)簽的定位計(jì)算方法是依靠定位標(biāo)簽發(fā)射的超窄脈沖電磁波到達(dá)不同定位基站的時(shí)間差法；

假設(shè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)為（x，y），有兩個(gè)定位基站接收到定位標(biāo)簽所發(fā)射的超窄脈沖電磁波，這兩個(gè)定位基站分別為第一定位基站、第二定位基站，其坐標(biāo)分別為（x1，y1）、（x2，y2）；定位標(biāo)簽發(fā)射的超窄脈沖電磁波到達(dá)第一定位基站的時(shí)間為t1、距離為r1，定位標(biāo)簽發(fā)射的超窄脈沖電磁波到達(dá)第二定位基站的時(shí)間為t2、距離為r2，c為電磁波的傳播速度、即光速；

r1=c×t1，r2=c×t2；

時(shí)間差t=t2-t1=r2/c-r1/c；

因此：

在（x1，y1）、（x2，y2）坐標(biāo)位置可知，時(shí)間差可直接測(cè)得的情況下，依據(jù)上述公式可以得到定位標(biāo)簽的坐標(biāo)為（x，y）。

在無線定位防護(hù)方法實(shí)施前需要進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作：

a、安裝定位基站

確定鐵路兩側(cè)位置，安裝定位基站；在定位基站的監(jiān)測(cè)有效范圍內(nèi)，相鄰定位基站的位置可以任意選??；在保證安全和有效測(cè)量范圍的前提條件下，定位基站要盡量避開植物和建筑物，以免定位基站被遮擋影響定位精度；

b、繪制監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖

對(duì)監(jiān)控區(qū)域的地形和定位基站位置進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，確定定位基站的精確坐標(biāo)，按測(cè)量實(shí)際數(shù)據(jù)繪制監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖，將監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖傳入定位解算服務(wù)器中儲(chǔ)存；

c、設(shè)置活動(dòng)區(qū)域

當(dāng)已知定位區(qū)域的人員活動(dòng)范圍時(shí)確定作業(yè)人員的活動(dòng)區(qū)域范圍，將該區(qū)域范圍邊線的具體坐標(biāo)傳輸入定位解算服務(wù)器、添加至監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖中；

d、確定告警區(qū)域

確定作業(yè)人員禁止活動(dòng)的告警區(qū)域范圍，將告警區(qū)域的具體坐標(biāo)位置傳輸入定位解算服務(wù)器中，添加至監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖中。

當(dāng)作業(yè)人員在作業(yè)過程中遇特殊情況時(shí)，可通過定位標(biāo)簽上的觸發(fā)按鈕進(jìn)行主動(dòng)報(bào)警，由第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊發(fā)出超窄脈沖電磁波，定位基站接收后傳輸至定位解算服務(wù)器，定位解算服務(wù)器接收觸發(fā)按鈕指令后發(fā)出提示，提醒駐站安全員及時(shí)發(fā)現(xiàn)不安全事故位置，采取緊急措施進(jìn)行控制。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提供了一種鐵路作業(yè)人員無線定位防護(hù)方法，及時(shí)準(zhǔn)確地獲取作業(yè)人員的精確位置坐標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)控作業(yè)人員的位置；一旦作業(yè)人員進(jìn)入告警區(qū)域，定位解算服務(wù)器則立即自動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)、定位標(biāo)簽及時(shí)發(fā)出警報(bào)，可使進(jìn)入告警區(qū)域的作業(yè)人員第一時(shí)間得到安全警報(bào)、立即撤離作業(yè)場(chǎng)地，最大限度地消除由于人為因素造成的不必要的安全事故風(fēng)險(xiǎn)，并對(duì)即將有可能發(fā)生的安全生產(chǎn)隱患及時(shí)預(yù)警，減少上線作業(yè)人員的事故發(fā)生隱患，鐵路作業(yè)安全性顯著提升。通過使用本發(fā)明，還可以對(duì)鐵路作業(yè)人員分布情況進(jìn)行宏觀掌握和布局，有利于鐵路施工的統(tǒng)一規(guī)劃和部署。

當(dāng)作業(yè)人員在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)不安全因素、或出現(xiàn)意外情況時(shí)，可通過定位標(biāo)簽上的觸發(fā)按鈕進(jìn)行主動(dòng)報(bào)警，定位解算服務(wù)器接收觸發(fā)按鈕指令后即在顯示模塊上進(jìn)行提示，提醒調(diào)度室內(nèi)的駐站安全員及時(shí)發(fā)現(xiàn)不安全事故位置，采取緊急措施進(jìn)行控制，避免更嚴(yán)重的局面出現(xiàn)。

本發(fā)明通過佩戴在鐵路作業(yè)人員身體上的定位標(biāo)簽和在鐵路兩側(cè)的定位基站之間所發(fā)出的超窄脈沖電磁波在空中飛行的時(shí)間來計(jì)算相對(duì)距離，可以達(dá)到很高的精度和穩(wěn)定性，位置精度非常高，誤差通常在10cm~30cm，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵路上線作業(yè)人員進(jìn)行精準(zhǔn)實(shí)時(shí)定位、實(shí)時(shí)監(jiān)控，且作業(yè)人員的移動(dòng)軌跡記錄可以存儲(chǔ)、回放，十分便利。同時(shí)，通過解算服務(wù)器的設(shè)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工作業(yè)組別的全盤管理和對(duì)施工作業(yè)組別中具體作業(yè)人員的雙重管理。

鐵路軌道本身、在鐵路軌道兩側(cè)林立的鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)的接觸桿網(wǎng)、鐵路兩側(cè)的金屬護(hù)欄等，難免會(huì)對(duì)電磁波產(chǎn)生反射、吸收和抵消作用，有可能減弱電磁波的作用，影響定位精準(zhǔn)性。為了保證定位精準(zhǔn)性，本發(fā)明通過在定位標(biāo)簽、定位基站上安裝抑制低于或高于該頻段的信號(hào)、干擾和噪聲的濾波器和屏蔽線圈，在其外殼上噴涂噴塑層，從而減少了電磁波的消減和反射效應(yīng)，進(jìn)一步保證人員定位的精準(zhǔn)度。

本發(fā)明方法具有良好的抗干擾能力和保密性能，同時(shí)具有帶寬極寬、發(fā)送功率非常小、消耗電能小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)人體不產(chǎn)生影響，數(shù)據(jù)能夠保密接收和儲(chǔ)存，應(yīng)用面非常廣泛。

附圖說明

圖1為本發(fā)明原理模型圖；

圖2本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成示意圖；

圖3為本發(fā)明定位標(biāo)簽的電路原理連接框圖；

圖4為本發(fā)明定位基站的電路原理連接框圖；

圖5為本發(fā)明定位解算服務(wù)器的電路原理連接框圖；

圖6為本發(fā)明定位標(biāo)簽坐標(biāo)計(jì)算方法圖；

附圖標(biāo)記說明：1-定位標(biāo)簽，2-定位基站，3-定位解算服務(wù)器，4-網(wǎng)橋，5-核心交換機(jī)，6-網(wǎng)橋基站。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種鐵路作業(yè)人員無線定位防護(hù)方法，通過作業(yè)人員佩戴的定位標(biāo)簽1與設(shè)置于鐵路兩側(cè)的定位基站2之間所發(fā)出的超窄脈沖電磁波在空中飛行的時(shí)間，經(jīng)定位解算服務(wù)器3解算出定位標(biāo)簽1與附近定位基站2的相對(duì)距離，通過附近定位基站2的位置來確定定位標(biāo)簽1的位置、從而定位作業(yè)人員的坐標(biāo)，并在定位解算服務(wù)器3上實(shí)時(shí)顯示；一旦作業(yè)人員的坐標(biāo)偏離活動(dòng)區(qū)域、進(jìn)入告警區(qū)域，定位解算服務(wù)器3判定其為非法活動(dòng)，立即向定位標(biāo)簽1輸出預(yù)警信號(hào)，定位標(biāo)簽1報(bào)警，進(jìn)入告警區(qū)域的作業(yè)人員及時(shí)收到警報(bào)并快速撤離告警區(qū)域。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明所使用的鐵路作業(yè)人員無線定位防護(hù)系統(tǒng)包括定位標(biāo)簽1、定位基站2、定位解算服務(wù)器3、網(wǎng)橋4、核心交換機(jī)5和網(wǎng)橋基站6。其中，定位標(biāo)簽1為多個(gè)，每名鐵路作業(yè)人員身上均佩戴一個(gè)，佩戴在安全帽或防護(hù)衣上均可。定位基站2為多個(gè)且不少于3個(gè)，均布設(shè)置在鐵路兩側(cè)，相鄰兩個(gè)定位基站2之間的距離不超過定位基站2的信號(hào)輸出距離（即監(jiān)測(cè)有效距離）。所述定位解算服務(wù)器5通過網(wǎng)橋基站6和網(wǎng)橋4與每一個(gè)定位基站2進(jìn)行傳輸連接，任一定位基站2與任一定位標(biāo)簽1之間通過超窄脈沖電磁波通信，定位基站2接收到定位標(biāo)簽1所發(fā)出的超窄脈沖電磁波，數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)橋4、網(wǎng)橋基站6傳輸至定位解算服務(wù)器3，再在定位解算服務(wù)器3中進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和定位顯示。所述定位解算服務(wù)器3與網(wǎng)橋基站6之間設(shè)置有核心交換機(jī)3，用于保證本系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

如圖3所示，所述定位標(biāo)簽1包括第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊、第一電源管理模塊、報(bào)警模塊和觸發(fā)模塊。其中，第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊用于收發(fā)超窄脈沖電磁波；第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊用于接受電磁波信號(hào)、數(shù)據(jù)處理和信息傳輸；第一電源管理模塊為第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊、報(bào)警模塊、觸發(fā)模塊進(jìn)行供電；報(bào)警模塊用于接受來自定位解算服務(wù)器3的控制信號(hào)、發(fā)出有效警報(bào)；觸發(fā)模塊用于鐵路作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)因素后進(jìn)行主動(dòng)報(bào)警。所述第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊第一電源管理模塊、報(bào)警模塊、觸發(fā)模塊均與第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊電連接。

所述報(bào)警模塊選自聲光報(bào)警模塊、振動(dòng)報(bào)警模塊或蜂鳴報(bào)警模塊的任意一種或幾種綜合使用，這幾種報(bào)警模塊警報(bào)信號(hào)強(qiáng)，作業(yè)人員在較為惡劣的環(huán)境下時(shí)也可立即發(fā)現(xiàn)報(bào)警、及時(shí)撤退。

如圖4所示，所述定位基站2包括第二無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊、第二電源管理模塊和網(wǎng)絡(luò)連接模塊。其中，第二無線脈沖射頻收發(fā)模塊用于收發(fā)超窄脈沖電磁波；第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊用于接受電磁波信號(hào)、數(shù)據(jù)處理、與定位解算服務(wù)器3之間的信息傳輸；第二電源管理模塊用于為第二無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊進(jìn)行供電；網(wǎng)絡(luò)連接模塊用于定位基站2與網(wǎng)橋4的連通。所述第二無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第二電源管理模塊、網(wǎng)絡(luò)連接模塊均與第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊電連接。

在每個(gè)定位基站2的網(wǎng)絡(luò)連接模塊均連接網(wǎng)橋4，網(wǎng)橋4與網(wǎng)橋基站6之間通過傳輸頻率為5.8ghz的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸連接。

如圖5所示，所述定位解算服務(wù)器3包括主控制模塊、數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、位置計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、顯示模塊、操作模塊和電池模塊。其中，數(shù)據(jù)收發(fā)模塊用于和定位基站2的數(shù)據(jù)通信；位置計(jì)算模塊用于分析數(shù)據(jù)接收模塊中的數(shù)據(jù)信息、進(jìn)而計(jì)算出定位標(biāo)簽的實(shí)際位置；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)定位標(biāo)簽位置的歷史數(shù)據(jù)、便于作業(yè)人員位置的隨時(shí)調(diào)取和查看；顯示模塊能夠形象直觀地表征出作業(yè)人員的具體位置；電池模塊用于向主控制模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、位置計(jì)算模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、顯示模塊供電。

所述核心交換機(jī)5的選擇取決于定位基站2的數(shù)量、定位標(biāo)簽1的數(shù)量及刷新率。所述核心交換機(jī)5的層數(shù)由定位基站2的個(gè)數(shù)決定：若定位基站個(gè)數(shù)為幾個(gè)或幾十個(gè)、且分布集中，則不需要考慮將核心路由器和接入/匯聚層路由器分開；若定位基站個(gè)數(shù)達(dá)到上百、幾百或幾千，則需要將交換機(jī)劃分為接入層、匯聚層和核心層。所述核心交換機(jī)5的轉(zhuǎn)發(fā)速率必須大于數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速率；定位標(biāo)簽是數(shù)據(jù)的產(chǎn)生源，定位標(biāo)簽數(shù)量越多，同時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)越多，網(wǎng)絡(luò)壓力越大，核心交換機(jī)的性能要求越高；通常來說，每個(gè)定位標(biāo)簽(1hz)每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為100b,假設(shè)有n個(gè)標(biāo)簽，每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)為100*n。核心交換機(jī)必須保證100*n的數(shù)據(jù)能夠得到線速傳輸，即核心交換機(jī)5的轉(zhuǎn)發(fā)速率需要大于數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速率。

所述第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊、第二無線脈沖射頻收發(fā)模塊的型號(hào)均為dw1000；所述第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊、第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊的型號(hào)均為stm32系列；所述網(wǎng)絡(luò)模塊型號(hào)為w5100。

所述定位標(biāo)簽1采用電池供電，定位基站2和定位解算服務(wù)器3采用交流電源供電。

所述定位標(biāo)簽1、定位基站2上安裝有濾波器，能夠抑制低于或高于該頻段的信號(hào)、干擾和噪聲；所述定位標(biāo)簽1、定位基站2內(nèi)部均設(shè)置有屏蔽線圈，其外殼上噴涂有噴塑層。

本發(fā)明定位防護(hù)方法具體包括以下步驟：

步驟一、

作業(yè)人員的定位標(biāo)簽1實(shí)時(shí)發(fā)射出超窄脈沖電磁波，位于電磁波輻射范圍內(nèi)的定位基站2接收到電磁波信號(hào)；

步驟二、

定位基站2接收到電磁波信號(hào)后、通過第二mcu數(shù)據(jù)處理模塊將其轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號(hào)，并通過網(wǎng)橋4將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)橋基站6；

步驟三、

數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)網(wǎng)橋基站6傳輸至定位解算服務(wù)器3，定位解算服務(wù)器3的位置計(jì)算模塊將數(shù)據(jù)信號(hào)解算為位置數(shù)據(jù)，并依據(jù)收到電磁波信號(hào)的定位基站2位置來確定作業(yè)人員的具體位置坐標(biāo)，在顯示模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中；

所述定位標(biāo)簽的定位計(jì)算方法為依靠定位標(biāo)簽發(fā)射的超窄脈沖電磁波到達(dá)不同定位基站的時(shí)間差法；

假設(shè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)為（x，y），有兩個(gè)定位基站接收到定位標(biāo)簽所發(fā)射的超窄脈沖電磁波，這兩個(gè)定位基站分別為第一定位基站、第二定位基站，其坐標(biāo)分別為（x1，y1）、（x2，y2）；定位標(biāo)簽發(fā)射的超窄脈沖電磁波到達(dá)第一定位基站的時(shí)間為t1、距離為r1，定位標(biāo)簽發(fā)射的超窄脈沖電磁波到達(dá)到達(dá)第二定位基站的時(shí)間為t2、距離為r2，c為電磁波的傳播速度、即光速；

r1=c×t1，r2=c×t2；

時(shí)間差t=t2-t1=r2/c-r1/c；

因此：

在（x1，y1）、（x2，y2）坐標(biāo)位置可知，時(shí)間差可直接測(cè)得的情況下，依據(jù)上述公式可以得到定位標(biāo)簽的坐標(biāo)為（x，y）。

當(dāng)以水平坐標(biāo)x、垂直坐標(biāo)y作圖時(shí)，該公式在平面上表示的是一個(gè)雙曲線，在空間上表示的是一個(gè)雙曲面。由于在定位時(shí)，至少兩個(gè)曲線才能交出一點(diǎn)，因此就至少需要3個(gè)定位基站才能確定一個(gè)標(biāo)簽的坐標(biāo)點(diǎn)；若是三維空間點(diǎn)，那么至少需要4個(gè)定位基站形成3個(gè)曲面來產(chǎn)生交點(diǎn)才能確定一個(gè)定位標(biāo)簽的坐標(biāo)點(diǎn)。

若定位基站的排布較密，若干定位基站同時(shí)受到定位標(biāo)簽發(fā)出的電磁波，將使得定位精度進(jìn)一步提高，誤差通常僅為10cm~30cm。

步驟四、

一旦作業(yè)人員坐標(biāo)超出活動(dòng)區(qū)域、與告警區(qū)域輪廓重合或進(jìn)入告警區(qū)域內(nèi)，經(jīng)定位解算服務(wù)器3判定其為非法行動(dòng)后、立即輸出預(yù)警信號(hào)，預(yù)警信號(hào)經(jīng)網(wǎng)橋基站6、網(wǎng)橋4傳輸至定位基站2，定位基站2向定位標(biāo)簽1發(fā)出預(yù)警指令；

步驟五、

定位標(biāo)簽1接收預(yù)警指令，由第一mcu數(shù)據(jù)處理模塊驅(qū)動(dòng)報(bào)警模塊、發(fā)出警報(bào)，作業(yè)人員感知警報(bào)后快速撤離告警區(qū)域。

本發(fā)明方法投入使用之前需要進(jìn)行如下準(zhǔn)備工作：

a、安裝定位基站

確定鐵路兩側(cè)位置、安裝定位基站2；在定位基站2的監(jiān)測(cè)有效范圍內(nèi)，相鄰定位基站2的位置可以任意選??；在保證安全和有效測(cè)量范圍的前提條件下，定位基站2要盡量避開植物和建筑物，以免定位基站2被遮擋影響定位精度；

當(dāng)定位基站2數(shù)量較少時(shí)，任意選擇一個(gè)定位基站2作為主基站，將其他定位基站2按順序進(jìn)行編號(hào)。當(dāng)定位基站2數(shù)量較多時(shí)，通常需要進(jìn)行分組，每組不超過八個(gè)定位基站；每個(gè)組別中均設(shè)置一主基站。

b、繪制監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖

對(duì)監(jiān)控區(qū)域的地形和定位基站2位置進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，確定各個(gè)定位基站的精準(zhǔn)坐標(biāo)，按測(cè)量實(shí)際數(shù)據(jù)繪制監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖，將監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖傳入定位解算服務(wù)器3中儲(chǔ)存；

繪制監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖通常使用autocad繪圖軟件，再經(jīng)qgis軟件進(jìn)行校正后轉(zhuǎn)為圖片格式，導(dǎo)入定位解算服務(wù)器中。例如，先將autocad繪制出的地圖轉(zhuǎn)化為jpg圖紙、再用qgis軟件進(jìn)行校正，最后以tif格式導(dǎo)入。

c、設(shè)置活動(dòng)區(qū)域

當(dāng)已知定位區(qū)域的人員活動(dòng)范圍時(shí)確定作業(yè)人員的活動(dòng)區(qū)域范圍，將該區(qū)域范圍邊線的具體坐標(biāo)傳輸入定位解算服務(wù)器3、添加至監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖中。

活動(dòng)區(qū)域的設(shè)置，使得作業(yè)人員的定位結(jié)果都將被約束在這些活動(dòng)區(qū)域內(nèi)，避免作業(yè)人員在靠近活動(dòng)區(qū)域邊界活動(dòng)時(shí)，由于定位誤差而使得定位結(jié)果處于不可能進(jìn)入的區(qū)域，進(jìn)而保證作業(yè)人員定位的精度。例如在一個(gè)房間內(nèi)定位，可以將房間內(nèi)可達(dá)范圍配置為活動(dòng)區(qū)域，這樣當(dāng)定位標(biāo)簽處于房間墻壁時(shí)，不會(huì)因?yàn)槎ㄎ徽`差跳到墻外，杜絕了不必要的誤告警。

d、確定告警區(qū)域

確定作業(yè)人員禁止活動(dòng)的告警區(qū)域范圍，將告警區(qū)域的具體坐標(biāo)位置傳輸入定位解算服務(wù)器3中，添加至監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)地圖中。

當(dāng)作業(yè)人員在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)不安全因素、或出現(xiàn)意外情況時(shí)，可通過定位標(biāo)簽上的觸發(fā)按鈕進(jìn)行主動(dòng)報(bào)警，由第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊發(fā)出超窄脈沖電磁波，定位基站接收后傳輸至定位解算服務(wù)器，服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)提示，之后即可采取緊急措施，避免更嚴(yán)重的局面出現(xiàn)。

本發(fā)明的工作原理如下：

定位標(biāo)簽向范圍內(nèi)所有的定位基站發(fā)送數(shù)據(jù)包，定位基站收到數(shù)據(jù)包之后會(huì)回應(yīng)相關(guān)數(shù)據(jù)包，在定位標(biāo)簽獲得定位基站列表之后，定位程序開始執(zhí)行；各個(gè)從基站將同一時(shí)間節(jié)點(diǎn)得到的同一信號(hào)數(shù)據(jù)發(fā)送至主基站，之后由解算服務(wù)器來處理數(shù)據(jù)，計(jì)算出定位標(biāo)簽到達(dá)定位基站的時(shí)間差，之后根據(jù)時(shí)間差轉(zhuǎn)換成距離差，得到一條雙曲線；通過多個(gè)基站定位即可獲得多條曲線相交來實(shí)現(xiàn)對(duì)定位標(biāo)簽定位。通過測(cè)量電磁波到達(dá)不同定位基站的時(shí)間差，來最終確定定位標(biāo)簽的具體坐標(biāo)。

采用混合定位模式，定位基站和定位標(biāo)簽之間雙向通信；定位標(biāo)簽主發(fā)，定位基站主收，但定位基站也會(huì)頻繁下發(fā)應(yīng)答幀、配置數(shù)據(jù)幀等信號(hào)給定位標(biāo)簽。

本發(fā)明的工作過程為：

（一）作業(yè)人員定位：

佩戴在作業(yè)人員身上的定位標(biāo)簽發(fā)出超窄脈沖電磁波，其周圍的定位基站接收電磁波信號(hào)、并轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)依次經(jīng)過網(wǎng)橋、網(wǎng)橋基站、核心交換機(jī)傳輸至定位解算服務(wù)器，通過定位基站和定位標(biāo)簽之間所發(fā)出的超窄脈沖電磁波在空中飛行的時(shí)間計(jì)算出定位標(biāo)簽與附近定位基站的相對(duì)距離，依靠附近定位基站的位置來實(shí)時(shí)定位標(biāo)簽的位置，從而確定作業(yè)人員的具體坐標(biāo)，并在顯示模塊上實(shí)時(shí)顯示；同時(shí)，根據(jù)作業(yè)情況劃定告警區(qū)域和作業(yè)區(qū)域的范圍。

（二）預(yù)警防護(hù)

一旦某作業(yè)人員的位置顯示進(jìn)入告警區(qū)域，經(jīng)定位解算服務(wù)器判定作業(yè)人員確已超出作業(yè)區(qū)域、進(jìn)入告警區(qū)域，則定位解算服務(wù)器立即輸出預(yù)警信號(hào)，定位標(biāo)簽發(fā)出預(yù)警信號(hào)，該作業(yè)人員收到預(yù)警信號(hào)并快速撤離告警區(qū)域。

（三）主動(dòng)求救

當(dāng)作業(yè)人員在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)不安全因素、或出現(xiàn)意外情況時(shí)，可通過定位標(biāo)簽上的觸發(fā)按鈕進(jìn)行主動(dòng)報(bào)警，由第一無線脈沖射頻收發(fā)模塊發(fā)出超窄脈沖電磁波，定位基站接收后傳輸至定位解算服務(wù)器，服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)提示，之后即可采取緊急措施，避免更嚴(yán)重的局面出現(xiàn)。

以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。