带有定位装置的鞋子和校正装置以及定位数据校正方法

技术领域

本发明公开了带有定位装置的鞋子和校正装置以及定位数据校正方法，属于的列车检修监控的技术领域。

背景技术

目前应用于列车检修领域的定位方案主要有视频监控、无线定位等。

视频监控技术单纯依靠在检修库内布置的摄像头对检修人员进行实时监控。此种方案需要布置大量的摄像头，现场施工量大、成本高，且视频监控易受遮挡，一旦有障碍物遮挡，便会出现盲区，没有很好的兼容性，不能适应各种环境。视频监控每一个摄像头就需要一幅画面，管理人员也难以一目了然的查看全库的检修情况。

基于WIFI的无线定位技术也是广泛应用于室内定位的技术方案，该方案需在人身上佩戴标签，利用接收WIFI信号的强弱来计算位置信息。该方案主要缺点就是易受环境干扰，在复杂环境下无法准确定位，并且需要布置很多基站，施工也较为复杂。

以上这些方案还有一个共同的缺点，便是无法对列车内部进行定位，由于车体的遮挡，无论是视频监控还是无线定位都无法突破。利用带定位装置的鞋子可以实现定位区域的全覆盖，没有盲区，且定位准确，不受环境影响，施工简便。

室内定位技术必不可少的一环就是定位数据的校正。目前常用的校正技术大多基于定位装置本身，实时判断定位偏差，通过一系列复杂算法计算出偏差值，从而进行偏差消除。这样做的缺点在于，定位稳定性较差，对于长时间的累计误差消除效果不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足，提出了带有定位装置的鞋子和校正装置以及定位数据校正方法。

本发明采用如下技术方案实现上述发明目的：

带有定位装置的鞋子，定位装置包括：定位模块、定位处理模块以及电源模块，在鞋跟开有用于放置定位模块的凹槽；

所述定位模块获取的人员位置信息通过串口发送给定位处理模块，所述定位处理模块在有数据传输网信号时将人员定位信息发送给后端服务器，所述电源模块提供定位模块、定位处理模块的工作电源。

作为所述鞋子的进一步优化方案，定位处理模块、电源模块均放置在所述凹槽内。

作为所述鞋子的进一步优化方案，在鞋子外部留有放置定位处理模块和电源模块的空腔。

与所述鞋子中的定位装置配套使用的校正装置，其特征在于包括：安放在检修库内的原点校正装置，所述原点校正装置存储有原点的位置数据以及规定的角度信息数据。

作为所述校正装置的进一步优化方案，校正装置还包括：安装在检修库内的角度校正装置，所述角度校正装置存储有校正数据，所述校正信息为角度校正装置在以原点校正装置为原点的二维坐标系中的极坐标。

作为所述校正装置的进一步优化方案，校正装置还包括：安装在检修库内的位置校正装置，所述位置校正数据存储有位置信息校正数据，所述位置信息校正数据为位置校正装置在以原点校正装置为原点的二维坐标系中的直角坐标。

所述校正装置的进一步优化方案，原点校正装置和角度校正装置结构相同，都包括内置校正模块和无线收发模块的滚轴平面，  在滚轴平面的一端有两个触点平面，触点平面在鞋子与其接触时通过触点控 制数据的收发。

通过所述校正装置实现的定位数据校正方法，带有定位装置的鞋子移动至原点校正区域时，原点校正装置存储的位置数据、规定的角度信息数据传输至鞋子。

作为所述定位数据校正方法的进一步优化方案，带有定位装置的鞋子经过原点校正装置的数据修正后在检修库内移动，在带有定位装置的鞋子移动至角度校正区域时，角度校正装置存储的校正数据传输至鞋子。

作为所述定位数据校正方法的进一步优化方案，经过角度校正装置数据修正后的带有定位装置的鞋子沿着检修股道运动，在带有定位装置的鞋子移动至位置校正区域时，位置校正装置存储的位置信息校正数据传输至鞋子。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

（1）提出了一种可用于列车检修的带有定位功能的鞋子，实时监控检修库内人员的位置，避免了了检修库内钢结构对定位精度的干扰；

（2）提出一种与带有定位装置鞋子相配合使用的校正装置，校正装置消除了定位装置的累积误差，提高了定位数据的准确性。

附图说明

图1（a）为带有定位装置鞋子的示意图，图1（b）为带有定位装置鞋子的剖面图。

图2（a）为定位装置的电路框图，图2（b）为定位装置的具体电路图。

图3为校正装置安装示意图。

图4为原点校正装置的示意图。

图5为数据校正方法的流程图。

图中标号说明：A为凹槽，B为空腔，1为原点校正装置，2和5为角度校正装置，3为检修股道，4为位置校正装置，6、7为触点，8为滚轴平面。

具体实施方式

如图1（a）、图1（b）所示的带有如图2（a）所示定位装置的鞋子，包括：定位模块、定位处理模块以及电源模块，在鞋跟开有用于放置定位模块的凹槽A。定位模块获取的人员位置信息通过串口发送给定位处理模块，定位处理模块在有数据传输网信号时将人员定位信息发送给后端服务器，电源模块提供定位模块、定位处理模块的工作电源。在鞋子外部留有放置定位处理模块和电源模块的空腔B。

图2（b）为定位处理模块的一个电路实施例，由STM32芯片及其外围电路组成，外围电路有MAX232芯片、SRAM存储芯片、定位标签、WIFI模块。在WIFI模块初次上电时设置参数，在正常运行情况下用于定位模块、SRAM之间的通信。初次上电时，使用PC机通过MAX232芯片给WIFI模块进行参数设置。参数设置指的是对WIFI模块配置IP地址、端口号、服务器IP地址、端口号，传输协议等等参数，WIFI模块向指定的服务器传输数据。标签进行位置校准，校准完毕后惯导模块将位置信息通过MAX232芯片传输至STM32芯片，STM32芯片通过通信串口分别与SRAM、WIFI连接。在WIFI信号稳定时，位置信息以无线通信的方式传输到PC机；反之，STM32芯片将惯导获取的位置信息存储在SRAM中，等待WIFI信号稳定时由WIFI模块发送出。

对上述鞋子做进一步的改进，在定位装置、定位处理模块、电源模块的体积足够小，小到能够全部放置在凹槽A内时，定位处理模块、电源模块均放置在凹槽A内。

校正装置如图3所示包括：安放在检修库内的原点校正装置1，原点校正装置1存储有原点的位置数据以及规定的角度信息数据。为了弥补原点校正装置的误差，角度校正装置2、5安装在检修股道3两端或者检修库内的多层检修平台上，角度校正装置存储有校正数据，校正信息为角度校正装置在以原点校正装置为原点的二维坐标系中的极坐标。为了进一步提高校正装置的正确率，位置校正装置4安装在检修股道3上或者检修库的多层检修平台上，位置校正数据存储有位置信息校正数据，位置信息校正数据为位置校正装置在以原点校正装置为原点的二维坐标系中的直角坐标。鞋子和校正装置之间的数据交互通过RFID技术或者其他无线数据传输技术实现。原点校正区域、角度校正区域、位置校正区域为数据传输信号的覆盖范围，例如对于RFID技术现的数据交互，其信号覆盖范围约为1m范围内。

如图4所示的原点校正装置和角度校正装置结构相同，都包括内置校正模块和无线收发模块的滚轴平面8，在滚轴平面8的一端有两个触点平面，触点平面在鞋子与其接触时通过触点6、7控制数据的收发。

利用上述校正装置实现的定位数据校正方法如图5所示：带有定位装置的鞋子接触到滚轴平面内的触点平面时，触点6、7控制原点校正装置与鞋子定位模块之间位置数据、规定的角度信息数据的交互；

带有定位装置的鞋子沿着检修股道移动，当鞋子移动到检修股道两端角度校正装置的信号覆盖范围内时，鞋子在接触到滚轴平面内的触点时，触点控制角度校正装置与鞋子定位模块之间校正数据的交互；

带有定位装置的鞋子沿着检修股道继续移动，当鞋子移动至位置校正装置的信号覆盖区域时，位置校正装置将存储的位置信息校正数据传输至鞋子。

当检修人员到达位置校正装置信号覆盖范围之内时，位置校正装置会利用RFID技术将准确的位置信息发送给定位模块，即当定位模块到达该位置校正区域时，定位模块之前的位置信息将会被该位置校正装置的准确位置信息所取代，从该位置校正装置往后，都是在此位置信息基础上进行定位。这样便会消除累计误差，达到准确定位的目的。

当检修人员到达检修股道两端的角度校正区域时，按照与原点校正装置的操作一样，将脚放到角度校正装置上，角度校正装置便会将定位航向角（即为极坐标中的极角）清零，并且将精确到分米级的位置信息（即为极坐标中的极径）发送给定位装置。经过此校正点之后，定位模块的位置信息以及定位航向角都实现了准确校正。位置校正装置和角度校正装置交互修正鞋子定位装置的数据，提高了定位数据的准确性。

综上所述，本发明具有以下优点：

（1）提出了一种可用于列车检修的带有定位功能的鞋子，实时监控检修库内人员的位置，避免了了检修库内钢结构对定位精度的干扰；

（2）提出一种与带有定位装置鞋子相配合使用的校正装置，校正装置消除了定位装置的累积误差，提高了定位数据的准确性。