1.一种地铁施工作业人员精确定位方法,其特征在于,包括:步骤1:基于双边双向测距方法获取施工作业人员定位标签与若干定位基站节点之间的距离;步骤2:根据定位标签与若干定位基站节点之间的距离,基于带有卡尔曼滤波的三边测量算法获取定位标签的位置范围;所述步骤1:基于双边双向测距方法获取施工作业人员定位标签与若干定位基站之间节点的距离,包括:步骤1.1:定位标签连续发射两次信号,分别为第一信号和第二信号;步骤1.2:若干定位基站节点均接收到定位标签所发射的两次信号;若干定位基站节点中,存在一个主固定节点和若干从固定节点;步骤1.3:所述主固定节点在接收到第二信号后,延时一段时间发射第三信号给所有从固定节点,同时将第三信号发送给定位标签;步骤1.4:所述定位标签在接收到第三信号后延时一段时间发射第四信号给主固定节点;步骤1.5:根据定位标签、定位基站节点发送信号的时间以及接收信号的时间,再结合定位基站节点彼此之间的距离计算定位标签到各个定位基站节点之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种地铁施工作业人员精确定位方法,其特征在于,若干定位基站节点有四个,其中一个是主固定节点,其余三个分别为第一从固定节点、第二从固定节点和第三从固定节点;主固定节点与定位标签之间的距离计算公式为:第一从固定节点与定位标签之间的距离计算公式为:式(2)中, 第二从固定节点与定位标签之间的距离计算公式为:式(3)中, 第三从固定节点与定位标签之间的距离计算公式为:式(4)中 其中,S A 为主固定节点与定位标签之间的距离,S B 为第一从固定节点与定位标签之间的距离,S C 为第二从固定节点与定位标签之间的距离,S D 为第三从固定节点与定位标签之间的距离;τ RP′ 为定位标签接收到第三信号的时间,τ SP′ 为定位标签发射第二信号的时间,τ SP′4 为定位标签发射第四信号的时间,τ RP′4 为主固定节点接收到第四信号的时间,τ SA3 为主固定节点发射第三信号的时间,τ RA2 为主固定节点接收到第二信号的时间,τ RA1 为主固定节点接收到第一信号的时间,τ RB1 为第一从固定节点接收到第一信号的时间,τ RB2 为第一从固定节点接收到第二信号的时间,τ RB3 为第一从固定节点接收到第三信号的时间,τ RC1 为第二从固定节点接收到第一信号的时间,τ RC2 为第二从固定节点接收到第二信号的时间,τ RC3 为第二从固定节点接收到第三信号的时间,τ RD1 为第三从固定节点接收到第一信号的时间,τ RD2 为第三从固定节点接收到第二信号的时间,τ RD3 为第三从固定节点接收到第三信号的时间;C为光速;S AB 为主固定节点与第一从固定节点之间的距离,S AC 为主固定节点与第二从固定节点之间的距离,S AD 为主固定节点与第三从固定节点之间的距离。
3.根据权利要求1所述的一种地铁施工作业人员精确定位方法,其特征在于,所述步骤2:根据定位标签与若干定位基站节点之间的距离,基于带有卡尔曼滤波的三边测量算法获取定位标签的位置范围,包括:步骤2.1:基于定位标签与若干定位基站节点之间的距离作为系统状态向量x k ,建立测距模型:x k =Ax k-1 +Bu k-1 +ω; (5)其中,A∈R n× n表示两个状态之间的转换矩阵,u∈Rl表示可控制的输入,B∈R n×l 表示控制输入到当前状态的转换矩阵,ω表示过程噪声;步骤2.2:忽略控制输入u,得到:x k =Ax k-1 +ω; (6)进而得到当前状态测量值与状态值的函数关系:z k =Hx k +v; (7)其中,k与k-1分别表示当前状态和前一状态,x∈R n 表示要估计的状态,z∈R m 表示实际测量值,H∈R m× n表示当前状态实际测量值的转换矩阵,v表示测量噪声;步骤2.3:计算卡尔曼增益:K k =P k|k-1 H T (HP k|k-1 H T +R k ) -1 (8)其中,P k|k-1 为预测协方差矩阵,R k 为被观测到的噪声,H∈R m× n表示当前状态与实际测量值的转换矩阵;步骤2.4:计算噪声阈值:Δv=v T (HP k|k-1 H T ) -1 v (9)步骤2.5:判断噪声阈值,若噪声阈值小于预设阈值,则获取定位标签的位置范围。
4.一种地铁施工作业人员精确定位装置,其特征在于,包括:距离测量模块,用于基于双边双向测距方法获取施工作业人员定位标签与若干定位基站节点之间的距离;滤波定位模块,用于根据定位标签与若干定位基站节点之间的距离,基于带有卡尔曼滤波的三边测量算法获取定位标签的位置范围;所述距离测量模块包括:信号发射模块:用于定位标签连续发射两次信号,分别为第一信号和第二信号;信号接收模块:用于若干定位基站节点均接收到定位标签所发射的两次信号;若干定位基站节点中,存在一个主固定节点和若干从固定节点;第三信号发射模块:用于所述主固定节点在接收到第二信号后,延时一段时间发射第三信号给所有从固定节点,同时将第三信号发送给定位标签;第四信号发射模块:用于所述定位标签在接收到第三信号后延时一段时间发射第四信号给主固定节点;距离计算模块:用于根据定位标签、定位基站节点发送信号的时间以及接收信号的时间,再结合定位基站节点彼此之间的距离计算定位标签到各个定位基站节点之间的距离。
5.一种电子设备,包括总线、收发器、存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,所述收发器、所述存储器和所述处理器通过所述总线相连,其特征在于,所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至3中任一项所述的一种地铁施工作业人员精确定位方法中的步骤。
6.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3中任一项所述的一种地铁施工作业人员精确定位方法中的步骤。