[发明专利]一种消防员单兵定位导航装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种室内定位导航装置，特别是消防员进入室内火场所使用的定位导航装置。

背景技术

火灾对人的生命和财产安全有着巨大的威胁，特别是在城市中，高层建筑失火后救援工作非常困难。当消防员进入火灾现场时，由于烟雾干扰、建筑物结构改变等因素，使得消防员难以获知自身位置，极大地影响了救援。

人们尝试利用卫星定位系统(例如GPS等技术)进行消防员火场定位导航。众所周知，室内由于墙体的阻碍，不容易接收到卫星信号，因此，在室内利用卫星定位技术使得消防员获知自身位置很难稳定、可靠地实现。

为此，人们开发了多种能够在室内进行自主导航定位的装置供消防员进入火场时使用。例如，申请号为201210580902.8的中国专利申请(名称为：一种消防员室内外3D无缝定位及姿态检测系统及方法)，提出利用佩戴于使用者腰部及大腿外侧的两个惯性导航模块、电子罗盘和气压计推算人员航迹，完成室内定位。该技术方案存在以下不足：

1、惯性导航模块对加速度进行积分，其输出误差累积到一定程度，其定位精度会随时间的增加而下降，最终导致定位装置不可用。

2、电子罗盘通过测量地磁信息获得航向、俯仰和横滚等姿态信息。在建筑物中容易受到周围电磁环境和金属的影响，在环境复杂的火灾现场，电子罗盘的输出往往会受到干扰而导致定位装置失效。

3、气压计通过测量周围气压的变化获得高度信息。火灾现场温度变化大，往往存在高温，而温度的变化导致气压变化，从而使得气压计输出的数据不正确。

从以上分析可以看到，现有的消防员室内定位装置存在可靠性低的问题。

发明内容

为了解决现有消防员室内定位装置存在的可靠性低的问题，本发明提供了一种消防员单兵定位导航装置，能够方便消防员进行室内外导航、定位。

本发明的技术方案如下：

一种消防员单兵定位导航装置，包括卫星导航信息接收模块、电子罗盘模块、气压计模块、电子地图模块、存储模块、MEMS惯导模块、图像信息码读取模块和中央处理器模块；所述卫星导航信息接收模块、所述电子罗盘模块、所述气压计模块、所述电子地图模块、所述存储模块、所述MEMS惯导模块和所述图像信息码读取模块分别连接于所述中央处理器模块；

所述卫星导航信息接收模块接收卫星定位信号并将得出的第一定位信息传输给所述中央处理器模块，并供所述MEMS惯导模块进行初始对准；

所述电子罗盘模块获得携带所述定位导航装置的携带者的移动方向和移动姿态信息形成第二定位信息，将所述第二定位信息传输给所述中央处理器模块，并供所述MEMS惯导模块进行所述初始对准；

所述气压计模块获得所述携带者的高度信息形成第三定位信息，传输给所述中央处理器模块，并供所述MEMS惯导模块进行所述初始对准；

所述电子地图模块显示地图，并将所述中央处理器模块传来的综合定位信息在所述地图上显示；

所述存储模块存储所述地图的信息；

MEMS惯导模块测量所述携带者的加速度和角速度，得到所述携带者的速度信息、位置信息和姿态信息形成第四定位信息，并将所述第四定位信息传输给所述中央处理器模块；

所述图像信息码读取模块读取预先设置的图像信息码，得到校正信息并传输给所述中央处理器模块；所述图像信息码对应其所在位置的位置信息；

所述中央处理器模块对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进行数据融合得到所述综合定位信息。

所述图像信息码读取模块得到所述校正信息的方法采用卡尔曼滤波方法，状态方程为：