一種集群定位指揮系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種指揮系統(tǒng)，特別是一種集群定位指揮系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)和人員本身安全的需要，人們對(duì)自身的定位需求越來(lái)越強(qiáng)烈，特別是集體行動(dòng)的時(shí)候，每個(gè)人的位置和狀態(tài)信息的獲取是有效指揮的前提。
[0003]經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，突發(fā)災(zāi)害事故等發(fā)生幾率逐年增高，事故發(fā)生后對(duì)人員定位和狀態(tài)獲取都是新的巨大的考驗(yàn)。特別是在災(zāi)難救援活動(dòng)中，沖鋒在第一線的救援人員經(jīng)常處于危險(xiǎn)境地，救援人員的定位需求就顯得更加迫切。
[0004]目前的指揮系統(tǒng)由多個(gè)防爆手持電臺(tái)組成，在實(shí)際的使用過(guò)程中通過(guò)通話確定救援人員的方位和狀態(tài)，但是該指揮系統(tǒng)無(wú)法解決人員集體行動(dòng)時(shí)人員定位、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和指揮的問(wèn)題。救援過(guò)程中救援人員無(wú)法了解自己和隊(duì)員的位置等信息，在出現(xiàn)危急情況的時(shí)候不能及時(shí)有效地相互支援，很容易導(dǎo)致傷亡。同時(shí)，指揮員和現(xiàn)場(chǎng)人員不能掌握救援人員的實(shí)時(shí)位置及狀況，無(wú)法立即對(duì)救援人員面對(duì)的情況做出正確判斷和合理的指揮，嚴(yán)重影響了指揮效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種集群定位指揮系統(tǒng)，解決人員集體行動(dòng)時(shí)人員定位、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和指揮的問(wèn)題。
[0006]一種集群定位指揮系統(tǒng)，包括:人員體征感知裝置、人員攜帶裝置和指揮裝置；其中人員體征感知裝置包括:心率傳感器、血氧含量傳感器、體征感知端藍(lán)牙電路和體征感知端電源；人員攜帶裝置包括:三軸陀螺、三軸加速度傳感器、氣壓傳感器、衛(wèi)星電路、人員攜帶端藍(lán)牙電路、ZigBee無(wú)線傳感器、人員攜帶端4G電路、聲光報(bào)警器、溫濕度傳感器、攝像頭、語(yǔ)音通訊電路、無(wú)線數(shù)傳通訊電路、防護(hù)投影眼鏡、核心處理電路和人員攜帶端電源；指揮裝置包括:指揮端藍(lán)牙電路、指揮端無(wú)線數(shù)傳通訊電路、指揮端4G電路和指揮平臺(tái)。
[0007]人員體征感知裝置與人員攜帶裝置雙向連接，人員攜帶裝置與指揮裝置雙向連接。
[0008]人員體征感知裝置中，心率傳感器的輸出端與體征感知端藍(lán)牙電路的輸入端通過(guò)導(dǎo)線連接，血氧含量傳感器的輸出端與體征感知端藍(lán)牙電路的輸入端通過(guò)導(dǎo)線連接，體征感知端電源與體征感知端藍(lán)牙電路的供電接口通過(guò)導(dǎo)線連接。
[0009]人員攜帶裝置中，三軸陀螺、三軸加速度傳感器、氣壓傳感器、衛(wèi)星電路、人員攜帶端藍(lán)牙電路、ZigBee無(wú)線傳感器、人員攜帶端4G電路、聲光報(bào)警器、溫濕度傳感器、攝像頭、語(yǔ)音通訊電路、無(wú)線數(shù)傳通訊電路、防護(hù)投影眼鏡分別與核心處理電路雙向連接，人員攜帶端電源的對(duì)外供電接口與核心處理電路的供電輸入端接口連接。
[0010]指揮裝置中，指揮端藍(lán)牙電路、指揮端無(wú)線數(shù)傳通訊電路和指揮端4G電路分別與指揮平臺(tái)雙向連接。
[0011]集群定位指揮系統(tǒng)工作前，首先對(duì)人員攜帶裝置進(jìn)行編號(hào)區(qū)分，每個(gè)人員攜帶裝置的編號(hào)唯一。集群定位指揮系統(tǒng)工作時(shí)，人員體征感知裝置和人員攜帶裝置通過(guò)體征感知端藍(lán)牙電路與人員攜帶端藍(lán)牙電路進(jìn)行自動(dòng)匹配。匹配完成后，人員體征感知裝置的心率傳感器和血氧含量傳感器將感知到的人體心率和血氧含量發(fā)送給體征感知端藍(lán)牙電路，體征感知端藍(lán)牙電路將心率和血氧含量信息編碼后發(fā)送給對(duì)應(yīng)的人員攜帶裝置。
[0012]人員攜帶端藍(lán)牙電路接收到心率和血氧含量信息后，將信息發(fā)送給核心處理電路。同時(shí)，核心處理電路分別采集三軸陀螺、三軸加速度傳感器、氣壓傳感器、衛(wèi)星電路、人員攜帶端藍(lán)牙電路、聲光報(bào)警器、溫濕度傳感器、攝像頭的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行編碼處理。編碼處理完成后，核心處理電路檢測(cè)人員攜帶端4G電路和無(wú)線數(shù)傳通訊電路的狀態(tài)，當(dāng)人員攜帶端4G電路通訊狀態(tài)正常時(shí)，核心處理電路通過(guò)人員攜帶端4G電路將處理后數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號(hào)一并傳送給指揮裝置；當(dāng)人員攜帶端4G電路通訊狀態(tài)異常時(shí)，無(wú)線數(shù)傳通訊電路將處理后的數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號(hào)一并傳送給指揮裝置。
[0013]指揮裝置接收到人員攜帶裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在衛(wèi)星電路狀態(tài)正常的情況下，指揮裝置調(diào)用自身地圖數(shù)據(jù)庫(kù)信息，結(jié)合衛(wèi)星電路的位置信息和氣壓傳感器的高度信息進(jìn)行地圖匹配，將攜帶端的位置標(biāo)識(shí)在地圖上。指揮裝置通過(guò)解算三軸陀螺和三軸加速度傳感器的數(shù)據(jù)并結(jié)合人體運(yùn)動(dòng)模態(tài)分析，推算出人員的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，包括:行走、上樓、下樓、臥倒、停止。同時(shí)，指揮裝置將人員攜帶裝置的編號(hào)、溫濕度傳感器信息、心率和血氧含量信息、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息作為人員的狀態(tài)信息進(jìn)行顯示。在進(jìn)行數(shù)據(jù)及狀態(tài)顯示的同時(shí)，指揮裝置依據(jù)衛(wèi)星電路數(shù)據(jù)結(jié)合三軸陀螺和三軸加速度傳感器誤差模型，對(duì)三軸陀螺和三軸加速度傳感器的誤差進(jìn)行估計(jì)，進(jìn)而修正三軸陀螺和三軸加速度傳感器的誤差。人員在行進(jìn)中，指揮裝置定時(shí)接收到人員攜帶裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并不斷更新人員的位置和狀態(tài)信息，同時(shí)修正三軸陀螺和三軸加速度傳感器的誤差。
[0014]人員在行進(jìn)中，若人員攜帶裝置的衛(wèi)星電路接收到的衛(wèi)星無(wú)法定位，則ZigBee無(wú)線傳感器向外發(fā)送信標(biāo)信號(hào)，周圍人員攜帶的ZigBee無(wú)線傳感器接收到信標(biāo)信號(hào)后，獲取定位信標(biāo)信號(hào)的功率值，并將功率值和對(duì)應(yīng)人員攜帶裝置的編號(hào)返回給人員攜帶裝置。人員攜帶裝置接收到外部發(fā)送來(lái)的功率值和編號(hào)后，核心處理電路分別采集外部發(fā)送來(lái)的功率值和編號(hào)，以及三軸陀螺、三軸加速度傳感器、氣壓傳感器、衛(wèi)星電路、人員攜帶端藍(lán)牙電路、聲光報(bào)警器、溫濕度傳感器、攝像頭的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行編碼處理。編碼處理完成后，核心處理電路檢測(cè)人員攜帶端4G電路和無(wú)線數(shù)傳通訊電路的狀態(tài)，當(dāng)人員攜帶端4G電路通訊狀態(tài)正常時(shí)，核心處理電路則通過(guò)人員攜帶端4G電路將處理后數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號(hào)一并傳送給指揮裝置，當(dāng)人員攜帶端4G電路通訊狀態(tài)異常時(shí)，無(wú)線數(shù)傳通訊電路將處理后的數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號(hào)一并傳送給指揮裝置。指揮裝置依據(jù)之前使用的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)信息和上一時(shí)刻人員位置，結(jié)合三軸陀螺、三軸加速度傳感器信息和氣壓傳感器的高度信息進(jìn)行航位推算及RSSI場(chǎng)強(qiáng)定位方法對(duì)人員攜帶裝置進(jìn)行地圖匹配定位，將人員攜帶裝置的位置標(biāo)識(shí)在地圖上。同時(shí)，指揮裝置將人員攜帶裝置編號(hào)、溫濕度傳感器信息、心率和血氧含量信息作為人員的狀態(tài)信息進(jìn)行顯示。
[0015]人員進(jìn)入樓宇時(shí)，指揮裝置在自身地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中查找定位所要進(jìn)入的樓宇的位置并調(diào)用樓宇的三維模型，在指揮裝置的界面上呈現(xiàn)樓宇的三維模型，建立樓層結(jié)構(gòu)，畫出安全通道、行走通道、標(biāo)記消防設(shè)備以及功能區(qū)域，然后指揮裝置結(jié)合三軸陀螺、三軸加速度傳感器信息和氣壓傳感器的高度信息進(jìn)行航位推算及RSSI場(chǎng)強(qiáng)定位方法開展樓宇地圖匹配，將攜帶端的位置標(biāo)識(shí)在具體的樓層地圖上。當(dāng)指揮裝置在自身地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中沒有所要進(jìn)入樓宇的三維模型，則指揮裝置根據(jù)樓宇的長(zhǎng)、寬、高信息，快速建立樓宇的簡(jiǎn)易三維模型，然后指揮裝置結(jié)合三軸陀螺和三軸加速度傳感器信息和氣壓傳感器的高度信息進(jìn)行航位推算及RSSI場(chǎng)強(qiáng)定位方法開展樓宇地圖匹配，將攜帶端的位置標(biāo)識(shí)在具體的樓層地圖上，同時(shí)根據(jù)人員的軌跡逐步完善樓梯位置。同時(shí)，指揮裝置將人員攜帶裝置編號(hào)、溫濕度傳感器信息、心率和血氧含量信息作為人員的狀態(tài)信息進(jìn)行顯示。
[0016]當(dāng)人員面對(duì)難以解決的狀況時(shí)，人員攜帶裝置手動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息。當(dāng)人員出現(xiàn)意外情況時(shí)，人員攜帶裝置自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息，同時(shí)人員攜帶裝置啟動(dòng)聲光報(bào)警器，聲音和閃光會(huì)持續(xù)進(jìn)行直至人員主動(dòng)關(guān)閉聲光報(bào)警器。指揮裝置通過(guò)人員編號(hào)確定具體的報(bào)警人員及位置，并通過(guò)語(yǔ)音通訊電路和報(bào)警人員進(jìn)行確認(rèn)。指揮裝置通過(guò)語(yǔ)音引導(dǎo)指揮地圖上與報(bào)警人員較為接近的其他人員靠近報(bào)警人員，直至進(jìn)行有效救助。指揮裝置能夠選擇性的呈現(xiàn)報(bào)警人員的運(yùn)動(dòng)軌跡，以利于救助后的返回。
[0017]在指揮人員需要獲取人員攜帶裝置周圍的實(shí)際環(huán)境時(shí)，指揮裝置向人員攜帶裝置發(fā)送環(huán)境獲取命令，人員攜帶裝置啟動(dòng)攝像頭工作，并通過(guò)語(yǔ)音通訊的方式使人員攜帶裝置將攝像頭對(duì)準(zhǔn)特定位置，圖像通過(guò)人員攜帶端4G電路或無(wú)線數(shù)傳通訊電路傳送給指揮裝置。同時(shí)指揮裝置遠(yuǎn)程控制攝像頭，將攝像頭更改為攝像模式，并調(diào)節(jié)攝像頭的焦距，以便于詳細(xì)觀察人員攜帶裝置周圍的環(huán)境。圖像通過(guò)人員攜帶端4G電路或無(wú)線數(shù)傳通訊電路傳送給指揮裝置，以供指揮人員決策。
[0018]本發(fā)明采用多傳感器相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外全方位的集群定位指揮，在有衛(wèi)星的狀態(tài)下以衛(wèi)星結(jié)合地圖匹配的方式進(jìn)行定位，采用三軸陀螺和三軸加速度傳感器感知運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息，同時(shí)衛(wèi)星的信息可用于輔助修正三軸陀螺及三軸加速度傳感器的誤差。在沒有衛(wèi)星的狀態(tài)下以三軸陀螺、三軸加速度傳感器信息和氣壓傳感器的高度信息進(jìn)行航位推算及RSSI場(chǎng)強(qiáng)定位方法的方式進(jìn)行地圖匹配定位。在人員進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，可通過(guò)調(diào)用已有樓宇的三維模型或建立建議樓宇三位模型的方式開展定位。當(dāng)需要到達(dá)某一具體目標(biāo)時(shí)或人員遇到困難時(shí)，指揮裝置通過(guò)人員的相對(duì)位置、人員運(yùn)行的路徑等參考信息指揮人員達(dá)到目標(biāo)或進(jìn)行救助。同時(shí)，指揮裝置可遠(yuǎn)程控制人員攜帶裝置的攝像頭，詳細(xì)觀察人員攜帶裝置周圍的環(huán)境，以供指揮人員決策。本發(fā)明有效解決了人員集體行動(dòng)時(shí)人員定位、狀態(tài)監(jiān)測(cè)和指揮的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1 一種集群定位指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意