一種消防員單兵定位導(dǎo)航裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，包括衛(wèi)星導(dǎo)航信息接收模塊、電子羅盤模塊、氣壓計(jì)模塊、電子地圖模塊、存儲(chǔ)模塊、MEMS慣導(dǎo)模塊、圖像信息碼讀取模塊和中央處理器模塊；衛(wèi)星導(dǎo)航信息得出第一定位信息；電子羅盤模塊獲得第二定位信息；氣壓計(jì)模塊獲得第三定位信息；電子地圖模塊顯示地圖，并將中央處理器模塊傳來(lái)的綜合定位信息在地圖上顯示；MEMS慣導(dǎo)模塊得到第四定位信息；圖像信息碼讀取模塊讀取預(yù)先設(shè)置的圖像信息碼，得到校正信息；中央處理器模塊對(duì)接收到的校正信息、第一定位信息、第二定位信息、第三定位信息和第四定位信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合得到綜合定位信息。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于消防救災(zāi)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】一種消防員單兵定位導(dǎo)航裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種室內(nèi)定位導(dǎo)航裝置，特別是消防員進(jìn)入室內(nèi)火場(chǎng)所使用的定位導(dǎo)航裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]火災(zāi)對(duì)人的生命和財(cái)產(chǎn)安全有著巨大的威脅，特別是在城市中，高層建筑失火后救援工作非常困難。當(dāng)消防員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，由于煙霧干擾、建筑物結(jié)構(gòu)改變等因素，使得消防員難以獲知自身位置，極大地影響了救援。
[0003]人們嘗試?yán)眯l(wèi)星定位系統(tǒng)(例如GPS等技術(shù))進(jìn)行消防員火場(chǎng)定位導(dǎo)航。眾所周知，室內(nèi)由于墻體的阻礙，不容易接收到衛(wèi)星信號(hào)，因此，在室內(nèi)利用衛(wèi)星定位技術(shù)使得消防員獲知自身位置很難穩(wěn)定、可靠地實(shí)現(xiàn)。
[0004]為此，人們開發(fā)了多種能夠在室內(nèi)進(jìn)行自主導(dǎo)航定位的裝置供消防員進(jìn)入火場(chǎng)時(shí)使用。例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01210580902.8的中國(guó)專利申請(qǐng)(名稱為:一種消防員室內(nèi)外3D無(wú)縫定位及姿態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)及方法)，提出利用佩戴于使用者腰部及大腿外側(cè)的兩個(gè)慣性導(dǎo)航模塊、電子羅盤和氣壓計(jì)推算人員航跡，完成室內(nèi)定位。該技術(shù)方案存在以下不足:
[0005]1、慣性導(dǎo)航模塊對(duì)加速度進(jìn)行積分，其輸出誤差累積到一定程度，其定位精度會(huì)隨時(shí)間的增加而下降，最終導(dǎo)致定位裝置不可用。
[0006]2、電子羅盤通過(guò)測(cè)量地磁信息獲得航向、俯仰和橫滾等姿態(tài)信息。在建筑物中容易受到周圍電磁環(huán)境和金屬的影響，在環(huán)境復(fù)雜的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，電子羅盤的輸出往往會(huì)受到干擾而導(dǎo)致定位裝置失效。
[0007]3、氣壓計(jì)通過(guò)測(cè)量周圍氣壓的變化獲得高度信息。火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)溫度變化大，往往存在高溫，而溫度的變化導(dǎo)致氣壓變化，從而使得氣壓計(jì)輸出的數(shù)據(jù)不正確。
[0008]從以上分析可以看到，現(xiàn)有的消防員室內(nèi)定位裝置存在可靠性低的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了解決現(xiàn)有消防員室內(nèi)定位裝置存在的可靠性低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，能夠方便消防員進(jìn)行室內(nèi)外導(dǎo)航、定位。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0011]一種消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，包括衛(wèi)星導(dǎo)航信息接收模塊、電子羅盤模塊、氣壓計(jì)模塊、電子地圖模塊、存儲(chǔ)模塊、MEMS慣導(dǎo)模塊、圖像信息碼讀取模塊和中央處理器模塊；所述衛(wèi)星導(dǎo)航信息接收模塊、所述電子羅盤模塊、所述氣壓計(jì)模塊、所述電子地圖模塊、所述存儲(chǔ)模塊、所述MEMS慣導(dǎo)模塊和所述圖像信息碼讀取模塊分別連接于所述中央處理器模塊；
[0012]所述衛(wèi)星導(dǎo)航信息接收模塊接收衛(wèi)星定位信號(hào)并將得出的第一定位信息傳輸給所述中央處理器模塊，并供所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)；
[0013]所述電子羅盤模塊獲得攜帶所述定位導(dǎo)航裝置的攜帶者的移動(dòng)方向和移動(dòng)姿態(tài)信息形成第二定位信息，將所述第二定位信息傳輸給所述中央處理器模塊，并供所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行所述初始對(duì)準(zhǔn)；
[0014]所述氣壓計(jì)模塊獲得所述攜帶者的高度信息形成第三定位信息，傳輸給所述中央處理器模塊，并供所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行所述初始對(duì)準(zhǔn)；
[0015]所述電子地圖模塊顯示地圖，并將所述中央處理器模塊傳來(lái)的綜合定位信息在所述地圖上顯示；
[0016]所述存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)所述地圖的信息；
[0017]MEMS慣導(dǎo)模塊測(cè)量所述攜帶者的加速度和角速度，得到所述攜帶者的速度信息、位置信息和姿態(tài)信息形成第四定位信息，并將所述第四定位信息傳輸給所述中央處理器模塊；
[0018]所述圖像信息碼讀取模塊讀取預(yù)先設(shè)置的圖像信息碼，得到校正信息并傳輸給所述中央處理器模塊；所述圖像信息碼對(duì)應(yīng)其所在位置的位置信息；
[0019]所述中央處理器模塊對(duì)接收到的所述校正信息、所述第一定位信息、所述第二定位信息、所述第三定位信息和所述第四定位信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合得到所述綜合定位信息。
[0020]所述圖像信息碼讀取模塊得到所述校正信息的方法采用卡爾曼濾波方法，狀態(tài)方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，包括衛(wèi)星導(dǎo)航信息接收模塊、電子羅盤模塊、氣壓計(jì)模塊、電子地圖模塊、存儲(chǔ)模塊、MEMS慣導(dǎo)模塊、圖像信息碼讀取模塊和中央處理器模塊；所述衛(wèi)星導(dǎo)航信息接收模塊、所述電子羅盤模塊、所述氣壓計(jì)模塊、所述電子地圖模塊、所述存儲(chǔ)模塊、所述MEMS慣導(dǎo)模塊和所述圖像信息碼讀取模塊分別連接于所述中央處理器模塊，其特征在于: 所述衛(wèi)星導(dǎo)航信息接收模塊接收衛(wèi)星定位信號(hào)并將得出的第一定位信息傳輸給所述中央處理器模塊，并供所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)； 所述電子羅盤模塊獲得攜帶所述定位導(dǎo)航裝置的攜帶者的移動(dòng)方向和移動(dòng)姿態(tài)信息形成第二定位信息，將所述第二定位信息傳輸給所述中央處理器模塊，并供所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行所述初始對(duì)準(zhǔn)； 所述氣壓計(jì)模塊獲得所述攜帶者的高度信息形成第三定位信息，傳輸給所述中央處理器模塊，并供所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行所述初始對(duì)準(zhǔn)； 所述電子地圖模塊顯示地圖，并將所述中央處理器模塊傳來(lái)的綜合定位信息在所述地圖上顯示； 所述存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)所述地圖的信息； MEMS慣導(dǎo)模塊測(cè)量所述攜帶者的加速度和角速度，得到所述攜帶者的速度信息、位置信息和姿態(tài)信息形成第四定位信息，并將所述第四定位信息傳輸給所述中央處理器模塊；所述圖像信息碼讀取模塊讀取預(yù)先設(shè)置的圖像信息碼，得到校正信息并傳輸給所述中央處理器模塊；所述圖像信息碼對(duì)應(yīng)其所在位置的位置信息； 所述中央處理器模塊對(duì)接收到的所述校正信息、所述第一定位信息、所述第二定位信息、所述第三定位信息和所述第四定位信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合得到所述綜合定位信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述圖像信息碼讀取模塊得到所述校正信息的方法采用卡爾曼濾波方法，狀態(tài)方程為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述MEMS慣導(dǎo)模塊進(jìn)行所述初始對(duì)準(zhǔn)采用卡爾曼濾波方法，狀態(tài)方程為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，其特征在于:還包括與所述中央處理器模塊連接的RFID模塊，所述RFID模塊包括RFID閱讀器和RFID應(yīng)答器；所述RFID閱讀器與設(shè)置在其他消防員單兵定位導(dǎo)航裝置上的RFID應(yīng)答器進(jìn)行通訊，獲得該消防員單兵定位導(dǎo)航裝置的定位信息，并在所述電子地圖模塊顯示所述定位信息；所述RFID應(yīng)答器用于與其他消防員單兵定位導(dǎo)航裝置上的RFID閱讀器進(jìn)行所述通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述中央處理器模塊在所述MEMS慣導(dǎo)模塊完成所述初始對(duì)準(zhǔn)后禁用所述氣壓計(jì)模塊和所述電子羅盤模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，其特征在于:還包括與所述中央處理器模塊連接的無(wú)線通訊模塊；所述無(wú)線通訊模塊用于與外部的服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，其特征在于:所述存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)所述消防員單兵定位導(dǎo)航裝置的移動(dòng)路徑信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述消防員單兵定位導(dǎo)航裝置，其特征在于:記錄所述MEMS慣導(dǎo)模塊獨(dú)立工作的時(shí)間，當(dāng)所述時(shí)間達(dá)到預(yù)定值后，發(fā)出進(jìn)行校正的提示信息。
【文檔編號(hào)】G01S19/49GK104007460SQ201410238567
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】王博, 李冰 申請(qǐng)人:北京中電華遠(yuǎn)科技有限公司