本发明涉及地铁施工，具体涉及一种地铁施工定位系统及方法。
背景技术：
1、地铁，是城市轨道交通线路制式的一种，指在城市中修建的快速、大运量、用电力牵引的轨道交通。
2、地铁施工定位对于确保施工安全、提高施工效率至关重要，现有技术中，室内空间下的定位和授时是长期以来的世界性技术难题，尤其在复杂的地下环境中，如地铁施工过程中，实现精确定位更加困难，而提高施工定位精确性可以大幅提升地铁施工的安全性与效率。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明第一方面提供了一种地铁施工定位系统，包括：
2、中央控制器，所述中央控制器用于发出指令和控制信号；
3、信号收发模块，所述信号收发模块与中央控制器相连，用于接收和发送数据；
4、第一定位线路，所述第一定位线路与信号收发模块相连，用于确定施工区域；
5、第二定位线路，所述第二定位线路与第一定位线路相连，用于确定施工人员当前的实时位置；
6、末端处理器，所述末端处理器与第一定位线路相连，用于处理数据；
7、所述第一定位线路包括沿隧道建设方向铺设的光缆；
8、所述第二定位线路包括沿隧道建设方向铺设的泄漏同轴电缆。
9、在一些实施例中，所述第一定位线路中还包括若干将光缆相互连接的分路器及光纤放大器；
10、所述第二定位线路还包括：集群基站，以及与所述集群基站相连的信号中继器；
11、所述信号中继器包括：二次定位模块，所述二次定位模块用于根据信号到达时间差确定施工人员在施工区域中的第一位置；
12、信号监测模块，所述信号监测模块用于获取信号强度；
13、数据处理模块，所述数据处理模块用于处理信号数据，根据信号强度确定施工人员在施工区域中的第二位置；
14、所述泄漏同轴电缆的两端分别与信号中继器相连，所述信号中继器与分路器通讯连接；
15、所述光缆及泄漏同轴电缆均为多段式结构；
16、所述泄漏同轴电缆还与光纤放大器通讯连接。
17、本发明第二方面提供了一种地铁施工定位方法，基于上述方案中任一项所述的地铁施工定位系统，包括：
18、基于施工振动确定施工区域；
19、基于信号到达时间差确定施工人员在施工区域中的第一位置；
20、基于信号强度确定施工人员在施工区域中的第二位置；
21、基于施工人员的第一位置及第二位置判断定位状态；
22、基于定位状态，确定施工人员当前的实时位置。
23、在一些实施例中，所述确定施工区域包括：
24、确定光纤沿线的扰动位置；
25、其中，所述确定光纤沿线的扰动位置的计算方式为：
26、 式1；
27、式1中,为光纤扰动位置与监测位置之间的距离，为光速，为光信号往返所需时间，为光纤的折射率。
28、在一些实施例中，所述基于信号到达时间差确定施工人员在施工区域中的第一位置包括：
29、确定第一基站及第二基站的坐标，以及信号到达第一基站与第二基站之间的时间差；
30、其中，确定施工人员在施工区域中的第一位置的计算方式为：
31、 式2
32、 式3
33、式2中，为信号源在x轴上的坐标，为信号源在y轴上的坐标，为第一基站在x轴上的坐标，为第一基站在y轴上的坐标 ；为第二基站在x轴上的坐标；为第二基站在y轴上的坐标；为信号源到第一基站与第二基站的距离差；
34、式3中，为信号源到第一基站与第二基站的距离差，为光速，为信号到达第一基站与第二基站之间的时间差。
35、在一些实施例中，所述基于信号强度确定施工人员在施工区域中的第二位置包括：
36、获取目标场景中距离段内至少一个距离值的第一信号强度，
37、其中，所述第一信号强度基于测量信号源衰减已知距离后的信号强度得到；
38、基于距离段内至少一个距离值的第一信号强度，确定目标场景在距离段内的信号强度序列；
39、获取多个路径损耗模型；
40、针对多个路径损耗模型中的每一个，确定信号强度序列与该路径损耗模型之间的拟合度；
41、基于信号强度序列与该路径损耗模型之间的拟合度，从多个路径损耗模型中确定目标路径损耗模型；
42、基于目标路径损耗模型与第二信号强度，确定信号源与基站之间的距离，
43、其中，所述第二信号强度基于测量信号源衰减后的信号强度得到；
44、基于信号源与多个基站之间的距离，确定施工人员在施工区域中的第二位置。
45、在一些实施例中，所述路径损耗模型为反映第一信号强度随距离变化的模型；
46、其中，所述路径损耗模型的计算方式包括：
47、 式4
48、式4中，为接收功率 ；为发射功率；为路径损耗指数 ；为距离；为随机变量，表示多径效应和其他因素引起的信号波动。
49、在一些实施例中，所述基于施工人员的第一位置及第二位置判断定位状态包括：
50、构建基准坐标系；
51、确定基准坐标系中第一位置及第二位置的坐标；
52、基于第一位置及第二位置的坐标确定第三位置在基准坐标系中的坐标，其中，所述第三位置为第一位置与第二位置连线上的中点；
53、基于第三位置在基准坐标系中的坐标，确定动态阈值集；
54、基于第一位置与第二位置之间的距离差以及动态阈值集，判断定位状态。
55、在一些实施例中，所述定位状态通过对比第一位置与第二位置之间的距离差和动态阈值来确认；
56、所述判断定位状态包括：根据第三位置与施工区域中心之间的距离生成动态阈值集，并将第一位置与第二位置之间的距离差与动态阈值进行对比，当第一位置与第二位置之间的距离差小于等于动态阈值，确定定位成功；当第一位置与第二位置之间的距离差大于动态阈值，确定定位失败。
57、在一些实施例中，所述确定施工人员当前的实时位置包括：确定定位成功以后，确定第三位置为施工人员当前位置。
58、通过采用上述技术方案，本发明主要具有以下技术效果：
59、通过信号到达时间差确定施工人员在施工区域中的第一位置；通过信号强度确定施工人员在施工区域中的第二位置；以及施工人员的第一位置及第二位置判断定位状态；解决了地铁施工过程中精确定位困难的技术问题，实现了提高定位精度，精确定位施工人员的位置，从而降低发生意外的可能性的技术效果。
1.一种地铁施工定位系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种地铁施工定位系统，其特征在于，所述第一定位线路中还包括若干将光缆相互连接的分路器及光纤放大器；
3.一种地铁施工定位方法，其特征在于，基于权利要求1或2所述的地铁施工定位系统，包括：
4.根据权利要求3所述的一种地铁施工定位方法，其特征在于，所述确定施工区域包括：
5.根据权利要求3所述的一种地铁施工定位方法，其特征在于，所述基于信号到达时间差确定施工人员在施工区域中的第一位置包括：
6.根据权利要求3所述的一种地铁施工定位方法，其特征在于，所述基于信号强度确定施工人员在施工区域中的第二位置包括：
7.根据权利要求6所述的一种地铁施工定位方法，其特征在于，所述路径损耗模型为反映第一信号强度随距离变化的模型；
8.根据权利要求3所述的一种地铁施工定位方法，其特征在于，所述基于施工人员的第一位置及第二位置判断定位状态包括：
9.根据权利要求8所述的一种地铁施工定位方法，其特征在于，所述定位状态通过对比第一位置与第二位置之间的距离差和动态阈值来确认；
10.根据权利要求9所述的一种地铁施工定位方法，其特征在于，所述确定施工人员当前的实时位置包括：确定定位成功以后，确定第三位置为施工人员当前位置。
