一种包含照明整合的隧道位置服务装置及系统

本发明涉及地下空间位置服务，尤其是涉及一种包含照明整合的隧道位置服务装置及系统。

背景技术：

1、地下道路照明系统主要有传统照明系统、led照明系统、光线感应照明系统和智能照明系统。传统隧道照明系统通常使用荧光灯或钠灯等光源，缺乏智能化和可控性，无法根据交通流量和天气条件进行动态调节。led灯具不仅能提供更高的能效和光质，还具备较长的使用寿命。然而，目前大部分led照明系统仍然缺乏智能控制和定位功能。目前，一些隧道照明系统已经采用了光线感应技术，可以根据外部光照情况来调节灯光亮度。但这些系统无法对隧道内部的交通流量和情况进行实时监测和调整，没有位置服务功能的集成。部分隧道开始使用基于传感器的智能照明系统，可以根据车辆的行驶速度和密度来调节灯光亮度。这些系统虽然能够提高能效，但定位精度有限，无法精确确定车辆的位置。而传统的照明系统和一些智能照明系统缺乏通信功能，无法与其他设备进行交互，限制了系统的扩展性和智能化水平。尽管led照明在能效方面有很大优势，但在没有准确定位信息的情况下，仍然难以实现最优的能源利用效率。

2、隧道内定位导航是指在隧道环境中，利用各种技术手段实现车辆、行人或设备的精确定位和导航。随着智能交通和智能城市的发展，隧道内定位导航技术也在不断创新和进步。主要有蓝牙定位系统、惯性导航系统、视觉导航技术、uwb定位、激光雷达技术、音频定位系统。

3、(1)蓝牙定位系统：蓝牙信标可以提供相对较高的定位精度，适用于需要精确定位的应用，通常具有较低的功耗，因此在移动设备上使用时不会过度消耗电池。但蓝牙信号的传播范围有限，需要在隧道内部部署多个信标以保证覆盖。且在隧道中，蓝牙信号可能受到多径效应和其他信号干扰影响，从而降低定位精度。

4、(2)惯性导航系统：惯性导航系统不依赖于外部信号，适用于隧道等无法接收gps信号的环境，能够实时测量车辆的加速度和角速度，因此能够实现较快的位置更新。但惯性导航系统存在累积误差问题，随着时间的推移，定位精度可能逐渐下降。通常需要较多的传感器和复杂的算法，因此成本较高。

5、(3)视觉导航技术：视觉导航技术可以根据隧道内的实际视觉特征进行定位，适应性较强。主要利用图像处理算法，可以实现对车辆位置的精确识别。但视觉导航技术对光照条件较为敏感，弱光或者光照不均匀的情况下定位精度可能下降。且受到隧道内部环境的影响，如装饰物、标志等，可能影响识别精度。

6、(4)uwb定位：超宽带(uwb)定位技术利用事先布置好的已知位置的锚节点和桥节点，与新加入的盲节点进行通讯，并利用tdoa定位算法，通过测量出不同基站与移动终端的传输时延差来进行定位。主要用于隧道或(矿)井下人员定位，人员需携带标签卡，无源标签无通信能力。

7、(5)激光雷达技术：激光雷达可以实时获取隧道内部的高精度三维信息，能够实现精确的车辆定位和导航。不受光照条件的影响，适用于各种光照环境。但激光雷达技术通常成本较高，可能限制其在大规模应用中的使用。能源消耗较大，可能对车辆电池寿命产生影响。

8、(6)音频定位系统：声波发射基站发射包括可听波段和超声波段声音信号，信号功率大小根据工作场景要求调节，一般可达到40～50米有效工作距离。声波信号经过专门的信号处理算法实现编解码，以达到高精度测量要求，测距精度最高超过20cm，主要应用于室内人行定位。

9、蓝牙射频基站定位技术是通过在隧道内按一定间距部署蓝牙射频基站的方式，通过与导航app或小程序对接，实现基于普通智能手机的地下定位服务。相比普通蓝牙信标定位的优势主要在于：“天线阵列切换”自主设计的天线整列及播发策略，有效的改善了信号播发的稳健性及可靠性；“射频传输信道感知技术”有效的降低了室内复杂且恶劣的信道环境对距离估计的影响；“自适应多模组距离估计”有效的消除、降低了智能手机、智能终端设备接收的差异性。全方面的提高的距离估计的精度、稳健性。

10、因此，亟需研究一种利用蓝牙射频基站定位技术实现隧道位置服务的系统和装置。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种包含照明整合的隧道位置服务装置及系统，通过将照明装置和位置服务设施一体化，使照明系统具有位置服务功能，实现了功能集成，提升照明系统的智能化、节能化、低碳化。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种包含照明整合的隧道位置服务装置，包括照明灯具组件、射频基站组件和安装固定组件；

4、所述安装固定组件的一端与照明灯具组件连接，另一端固定于外部墙体上；

5、所述射频基站组件的底部设有固定板，所述固定板与所述照明灯具组件固定连接；

6、所述射频基站组件内设有若干个蓝牙单元，并在所述射频基站组件上设有与蓝牙单元匹配的天线阵列，所述蓝牙单元按固定阵列排列，用于信号的发射和接收。

7、进一步地，所述射频基站组件上设有航空插头孔，与隧道内的220v供电线路连接，以便给所述射频基站组件供电。

8、进一步地，所述固定板通过螺丝钉固定于所述照明灯具组件上；

9、所述照明灯具组件采用色温和亮度可控型隧道灯。

10、本发明还提供一种包含照明整合的隧道位置服务装置的服务系统，包括管理终端、管理平台、射频矩阵基站和用户终端；

11、所述管理平台用于接收所述射频矩阵基站传递的蓝牙用户终端信息，并输出计算后的用户终端位置坐标信息，同时接收所述射频矩阵基站传递来的基站运行工况信息，实时监测和管理基站的运行状态；

12、所述射频矩阵基站与管理平台连接，用于向管理平台发送用户终端的位置信息及运行状态信息；

13、所述管理终端与管理平台连接，用于从管理平台获取车辆位置信息、照明信息，并对照明灯具组件进行照明远程调控；

14、所述用户终端内设有导航应用软件，所述用户终端通过蓝牙射频信号与射频基站组件互通，实现车辆位置定位与导航服务。

15、进一步地，所述射频矩阵基站为蓝牙射频矩阵基站，所述蓝牙射频矩阵基站通过无线信号与所述管理平台连接。

16、进一步地，所述管理平台包括位置服务模块、数据处理分析模块、电力供应模块、监控维护模块和照明控制模块；

17、所述位置服务模块和数据处理分析模块之间通信连接；电力供应模块和照明控制模块之间通信连接；监控维护模块和照明控制模块之间通信连接；

18、所述位置服务模块用于接收所述射频基站组件发送的蓝牙用户终端信息，输出计算后的用户终端位置坐标信息，同时接收所述射频基站组件发送的射频基站组件的运行工况信息，再通过管理平台监测和管理所述射频基站组件的运行状态。

19、进一步地，所述数据处理分析模块用于对所述射频基站组件收集的射频信号数据进行处理和分析，实现位置定位硬件设备运行状态的监测。

20、进一步地，所述电力供应模块与所述照明灯具组件、照明控制模块连接，所述电力供应模块用于保障电力中断时隧道内照明。

21、进一步地，所述照明控制模块包括洞内检测传感器、洞外检测传感器、调光控制器和本地自适应控制主机；

22、所述洞内检测传感器、洞外检测传感器、调光控制器和本地自适应控制主机之间通过数据传输和控制信号连接；

23、所述照明控制模块与照明灯具组件连接，所述照明控制模块用于控制照明灯具组件的开关、调光和亮度，确保隧道内处于适当照明水平。

24、进一步地，所述监控维护模块用于追踪射频矩阵基站的工作状态、定位精度和照明强度。

25、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

26、1、本发明实现了地下道路照明设施和位置服务设施的一体化设计与建设，降低施工建设成本。

27、2、本发明实现了功能集成，面向多用户服务需求，包括地下道路车辆通行的照明与实时定位导航需求、应急救援管理的照明与定位需求、日常运维管理的照明与定位需求。

28、3、本发明提升了照明系统的智能化，使照明系统具有位置服务功能，能够辅助监控中心智能管控平台更加精确地确定车辆位置和交通流信息，从而实现更加精准的光照强度调节，提升照明系统的智能化、节能化、低碳化。