專利名稱：基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用在地表上對地下空間設(shè)施進(jìn)行三維坐標(biāo)快速定位標(biāo)記裝置的實(shí) 現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
城市地下空間中的設(shè)施涉及給水、排水、供電、燃?xì)狻⒂芯€電視、通訊光纜、輸油等 多種管線等，這些地下空間管線設(shè)施遍布城市大街小巷的每個(gè)角落，錯(cuò)綜復(fù)雜，聯(lián)系著無 數(shù)居民和工礦企業(yè)，是這些管網(wǎng)公司的重要資源，也是主要的固定資產(chǎn)，可以稱其為城市的 “生命線”。地下空間設(shè)施的安全是關(guān)系人民生活和社會(huì)穩(wěn)定的重要因素，因此高度重視地 下空間設(shè)施的管理與維護(hù)是十分重要和迫切的。地下空間設(shè)施錯(cuò)縱復(fù)雜，以及隨著城市大面積的改造對地表標(biāo)志物的破壞，日積 月累造成在地表上對地下空間設(shè)施的管理和安全維護(hù)非常困難。采用填埋電子標(biāo)識對地下 空間設(shè)施進(jìn)行識別和追蹤是一個(gè)有效的辦法，但是由于電子標(biāo)識主要是用來進(jìn)行對地下空 間設(shè)施進(jìn)行唯一標(biāo)識和識別的，并且有效識別距離有限，因此無法獲得地下電子標(biāo)識的三 維坐標(biāo)(經(jīng)度、緯度、高程)，造成實(shí)際作業(yè)過程中在地表上對地下空間設(shè)施管理和維護(hù)很 難定位找到目標(biāo)設(shè)施，造成作業(yè)效率提高不大、不能有效減少開挖面積，也給工程施工和搶 險(xiǎn)帶來不便。地下電子標(biāo)識是由天線和含有ID號碼的芯片構(gòu)成，從電子標(biāo)識閱讀器發(fā)射出的 無線電磁波中耦合能量來工作，并將自身ID號碼以及存儲的數(shù)據(jù)調(diào)制到該電磁波上反射 出去，再由電子標(biāo)識閱讀器來接收并識別出該ID號碼和數(shù)據(jù)。因此，電子標(biāo)識閱讀器本身 只是用來識別電子標(biāo)識的號碼和讀取電子標(biāo)識中存儲的數(shù)據(jù)，不能檢測電子標(biāo)識所處的位 置坐標(biāo)(經(jīng)度、緯度、高程)。而現(xiàn)有的方法只能是采用全人工的方式記錄電子標(biāo)識代表 的地下設(shè)施高程信息、將該電子標(biāo)識所處的物理位置和高程信息手工對應(yīng)到后臺電子檔案 經(jīng)緯度信息，來完成地下空間設(shè)施三維坐標(biāo)的標(biāo)記工作。由于地下空間設(shè)施數(shù)量巨大、物理 分布面廣、作業(yè)人員眾多、素質(zhì)不高等因素造成地下空間設(shè)施的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)難以在施工 作業(yè)時(shí)自動(dòng)獲得、數(shù)據(jù)不全、容易發(fā)生人為誤差等，也就對實(shí)際施工作業(yè)、安全維護(hù)和應(yīng)急 搶險(xiǎn)帶來很多困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服基于電子標(biāo)識的地下設(shè)施三維坐標(biāo)無法快速自動(dòng)獲取的問題，本發(fā)明提 出了基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置。其具體內(nèi)容包含在 基于傳統(tǒng)的電子標(biāo)識技術(shù)基礎(chǔ)上，將數(shù)字信號處理技術(shù)和全球定位技術(shù)融為一體，以電子 標(biāo)識的識別號碼作為地下空間設(shè)施的自動(dòng)識別編號，在獲取電子標(biāo)識信號時(shí)一方面將信號 送入識別單元獲取ID號碼，另一方面將該信號送入數(shù)字信號處理單元檢測該信號強(qiáng)度，通 過預(yù)設(shè)的信號強(qiáng)度和高程數(shù)據(jù)標(biāo)定結(jié)果將其自動(dòng)轉(zhuǎn)換為高程數(shù)據(jù)，該ID號碼和對應(yīng)的高程數(shù)據(jù)送入MCU微處理單元，同時(shí)MCU微處理單元通過其控制的全球定位模塊獲得當(dāng)前的 經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，MCU微處理單元將ID號碼、對應(yīng)的高程數(shù)據(jù)、當(dāng)前位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù) 綁定存儲，完成三維坐標(biāo)的快速自動(dòng)定位標(biāo)記。本發(fā)明解決問題所采用的技術(shù)方案是電子標(biāo)識識別模塊發(fā)射無線掃描信號，通 過對電子標(biāo)識反射回來無線信號進(jìn)行ID號碼識別，同時(shí)采用數(shù)字信號處理技術(shù)，對電子標(biāo) 識反射回來的無線信號進(jìn)行信號強(qiáng)度檢測，對照預(yù)設(shè)的ID信號接收強(qiáng)度與高程數(shù)據(jù)標(biāo)定 公式，自動(dòng)轉(zhuǎn)換出電子標(biāo)識所處的高程數(shù)據(jù)。完成ID號碼識別和信號強(qiáng)度檢測的同時(shí)，主 微處理器觸發(fā)全球定位模塊獲取當(dāng)前位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)，隨后主微處理器將ID號碼、高程 數(shù)據(jù)、經(jīng)緯度坐標(biāo)融合形成該ID號碼電子標(biāo)識的三維坐標(biāo)完成自動(dòng)定位標(biāo)記，并進(jìn)行存 儲。全球定位模塊平時(shí)處于休眠狀態(tài)，僅當(dāng)主微處理器獲得ID號碼和高程數(shù)據(jù)的時(shí)候才激 活進(jìn)入工作狀態(tài)獲取經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)獲取結(jié)束后全球定位模塊重新又進(jìn) 入休眠狀態(tài)，使得其功耗大幅度降低，以達(dá)到系統(tǒng)低功耗和較長工作時(shí)間的目的。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置 包括電源、主微處理器、存儲器、時(shí)鐘、計(jì)數(shù)器、電子標(biāo)識識別模塊、數(shù)字信號處理模塊、全球 定位模塊。本發(fā)明中的基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置工 作模式如下 裝置啟動(dòng)的缺省情況下，一直處于正常非工作狀態(tài)a，此時(shí)裝置上僅時(shí)鐘和計(jì)數(shù) 器處于運(yùn)行狀態(tài)，電子標(biāo)識識別模塊處于休眠狀態(tài)運(yùn)行，其余模塊都處于非工作狀態(tài)，功耗 極低。在正常非工作狀態(tài)a時(shí)，每間隔一個(gè)固定時(shí)間周期Tl電子標(biāo)識識別模塊從休眠狀態(tài) 進(jìn)入一個(gè)固定時(shí)間周期T2的查詢狀態(tài)c，當(dāng)掃描范圍內(nèi)沒有電子標(biāo)識，時(shí)間周期T2結(jié)束后， 電子標(biāo)識識別模塊又重新進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待下一個(gè)Tl結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)裝置的低功耗運(yùn)行 和加長待機(jī)工作時(shí)間； 當(dāng)在時(shí)間周期T2內(nèi)，電子標(biāo)識識別模塊接收到電子標(biāo)識反射的信號，裝置進(jìn)入 正常工作狀態(tài)b。在正常工作狀態(tài)b時(shí)，電子標(biāo)識識別模塊接收并識別出電子標(biāo)識ID號碼； 同時(shí)數(shù)字信號處理模塊進(jìn)入工作狀態(tài)，檢測收到的電子標(biāo)識無線信號強(qiáng)度；主微處理器也 同時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)，觸發(fā)全球定位模塊啟動(dòng)獲得經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，接收識別模塊輸出的電 子標(biāo)識ID號碼和數(shù)字信號處理模塊輸出的信號強(qiáng)度，并對照預(yù)設(shè)的ID信號接收強(qiáng)度與高 程數(shù)據(jù)標(biāo)定公式，自動(dòng)轉(zhuǎn)換出電子標(biāo)識所處的高程數(shù)據(jù)，最后將ID號碼、高程數(shù)據(jù)、經(jīng)緯度 數(shù)據(jù)綁定起來寫入存儲器完成該電子標(biāo)識的三維坐標(biāo)自動(dòng)標(biāo)記。正常工作狀態(tài)b的時(shí)間周 期為T3，在T3結(jié)束后，裝置再次進(jìn)入下一個(gè)正常非工作狀態(tài)a ；


圖1為基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置實(shí)現(xiàn)方 法的系統(tǒng)構(gòu)成圖。圖2為基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置實(shí)現(xiàn)方 法的管理狀態(tài)圖。圖中1表示計(jì)數(shù)器構(gòu)成的定時(shí)器，2表示電子標(biāo)識識別模塊，3表示時(shí)鐘，4表示電 源，5表示主微處理，6表示基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置，7表示數(shù)字信號處理模塊，8表示全球定位模塊，9表示存儲器；a表示正常非工作狀態(tài)， b表示正常工作狀態(tài)，c表示查詢狀態(tài)。
具體實(shí)施例方式正常情況下6處于狀態(tài)a，狀態(tài)a中每間隔一定固定周期Tl觸發(fā)2進(jìn)入狀態(tài)c，經(jīng) 過一個(gè)固定周期T2由狀態(tài)c轉(zhuǎn)為狀態(tài)a ；當(dāng)掃描范圍內(nèi)感應(yīng)到電子標(biāo)識信號時(shí)，觸發(fā)6進(jìn)入狀態(tài)b，由2完成ID標(biāo)識的識別 任務(wù)，由7完成信號強(qiáng)度檢測任務(wù)，由8完成檢測經(jīng)緯度坐標(biāo)任務(wù)，由5完成ID標(biāo)識、高程 數(shù)據(jù)、經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和綁定融合任務(wù)，最后由5將得到的ID號碼和三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)寫 入9。狀態(tài)b的時(shí)間長度為T3，T3結(jié)束后則6返回狀態(tài)a ；重新進(jìn)入下一輪工作狀態(tài)循環(huán)。
權(quán)利要求
1.基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置，其特征是以電 子標(biāo)識反射的含ID號碼無線信號來進(jìn)行信號強(qiáng)度檢測，一方面通過該信號獲得電子標(biāo)識 ID號碼，另一方面通過數(shù)字信號處理技術(shù)獲得該信號強(qiáng)度，這樣將信號強(qiáng)度和目標(biāo)源準(zhǔn)確 綁定就可以以電子標(biāo)識ID號碼為基礎(chǔ)進(jìn)行。
2.基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置，其特征是基于 電子標(biāo)識的地下空間設(shè)施高程數(shù)據(jù)，是由信號強(qiáng)度檢測值根據(jù)預(yù)設(shè)的ID信號接收強(qiáng)度與 高程數(shù)據(jù)標(biāo)定公式來進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換獲得。
3.基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置，其特征是在地 表上基于檢測的電子標(biāo)識ID號碼來自動(dòng)觸發(fā)數(shù)字信號處理和全球定位方法來獲得該電子 標(biāo)識代表的地下空間設(shè)施的高程坐標(biāo)數(shù)據(jù)、經(jīng)度坐標(biāo)數(shù)據(jù)、緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成該目標(biāo) 的三維坐標(biāo)，完成快速、自動(dòng)的三維坐標(biāo)定位和標(biāo)記。
全文摘要
基于電子標(biāo)識的地下空間三維坐標(biāo)一體化快速自動(dòng)定位標(biāo)記裝置。針對地下設(shè)施三維坐標(biāo)無法快速自動(dòng)定位和標(biāo)記的問題，通過基于電子標(biāo)識技術(shù)基礎(chǔ)上，將數(shù)字信號處理技術(shù)和全球定位技術(shù)融為一體，以電子標(biāo)識的識別號碼作為地下空間設(shè)施的自動(dòng)識別編號，在獲取電子標(biāo)識信號時(shí)一方面將信號送入識別單元獲取ID號碼，另一方面將該信號送入數(shù)字信號處理單元檢測該信號強(qiáng)度，通過預(yù)設(shè)的信號強(qiáng)度和高程數(shù)據(jù)標(biāo)定結(jié)果將其自動(dòng)轉(zhuǎn)換為高程數(shù)據(jù)，該ID號碼和對應(yīng)的高程數(shù)據(jù)送入MCU微處理單元，同時(shí)MCU微處理單元通過其控制的全球定位模塊獲得當(dāng)前的經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)，MCU微處理單元將ID號碼、對應(yīng)的高程數(shù)據(jù)、當(dāng)前位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)綁定存儲，完成三維坐標(biāo)的快速自動(dòng)定位標(biāo)記。
文檔編號G01V3/12GK102116873SQ200910247510
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者徐雙, 歐海濤, 趙明 申請人:上海銳帆信息科技有限公司