[发明专利]一种UWB自主定位系统及其实施方法

权利要求书

1.一种UWB自主定位系统，其特征在于：包括多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔(100)、以及室内实景构图指挥保障ZHD终端(200)；所述的多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔(100)包括UWB模块(110)、IR红外成像模块(120)、MEMS模块(130)、LA激光测距模块(140)、自动云台稳定模块(150)、呼吸过滤模块(160)、室温测量模块(170)、多模复合处理模块(180)、CC数据传输模块(190)；所述室内实景构图指挥保障ZHD终端(200)包括ZD数据传输模块(210)、监控指挥模块(220)、数据处理模块(230)、实景构图模块(240)；所述多模复合处理模块(180)将UWB模块(110)、IR红外成像模块(120)、MEMS模块(130)和LA激光测距模块(140)四个模块的数据信息进行接收，所述自动云台稳定模块(150)与UWB模块(110)、LA激光测距模块(140)相连，所述呼吸过滤模块(160)、室温测量模块(170)直接与多模复合处理模块(180)相连；所述的CC数据传输模块(190)将多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔(100)的原始数据及处理后的数据及时传输到室内实景构图指挥保障ZHD终端(200)，所述室内实景构图指挥保障ZHD终端(200)通过ZD数据传输模块(210)接收多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔(100)的原始数据及处理后的数据，ZD数据传输模块(210)与监控指挥模块(220)、数据处理模块(230)、实景构图模块(240)相连。

2.如权利要求1所述的一种UWB自主定位系统，其特征在于所述的UWB模块(110)包括UWB雷达收发模块(1101)、UWB信息处理模块(1102)。

3.如权利要求1所述的一种UWB自主定位系统，其特征在于所述的IR成像模块(120)包括IR图像传感器(1201)、IR图像采集模块(1202)、IR图像匹配处理模块(1203)。

4.如权利要求1所述的一种UWB自主定位系统，其特征在于所述的MEMS模块(130)包括加速度计传感器(1301)、陀螺仪传感器(1302)、磁力传感器(1303)、气压传感器(1304)。

5.如权利要求1所述的一种UWB自主定位系统，其特征在于所述的LA激光测距模块(140)包括激光测距传感器(1401)、激光扫描控制模块(1402)。

6.如权利要求1所述的一种UWB自主定位系统，其特征在于所述的多模复合处理模块(180)包括ARM处理器(1801)、数据预处理模块(1802)、多模复合模块(1803)。

7.如权利要求1所述的一种UWB自主定位系统的实施方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)UWB模块(110)通过UWB雷达收发模块获取人员在室内空间距离信息，LA激光测距模块(140)利用激光测距模块进行扫描获取当前人员与室内空间的相对距离信息，UWB模块和LA激光测距模块结合起来对复杂环境下的室内场景进行测距，通过扫描方式可以实时获取室内建筑相对空间信息，从而得到每一时刻的室内平面图像；

(2)IR红外成像模块(120)利用长波红外的穿透性，对烟雾、黑夜等恶劣环境的室内场景进行灰度成像；

(3)MEMS模块(130)利用MEMS传感器精确地得到每一时刻人员的加速度、角速度和磁场信息，采用滤波技术得到相应的航向和姿态信息；

(4)多模复合处理模块(180)将UWB模块(110)、IR红外成像模块(120)、MEMS模块(130)和LA激光测距模块(140)四个模块的数据信息进行接收后，首先通过多帧红外图像积累与匹配处理得到室内场景的稳定特征信息，通过得到的稳定特征信息判断人员的相对运动状态；其次融合处理IR图像、UWB和LA扫描图像信息，从而得到人员在室内的相对空间信息，结合MEMS航向和姿态信息，得到人员的相对运动轨迹；

(5)自动云台稳定模块(150)与UWB模块(110)、LA激光测距模块(140)相连，对UWB模块(110)与LA激光测距模块(140)进行稳定；

(6)呼吸过滤模块(160)为人员提供氧气，并进行防毒气，室温测量模块(170)测量当前的环境温度，二者为后台指控终端提供调度的依据信息；

(7)CC数据传输模块(190)将多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔(100)的原始数据及处理后的数据及时传输到室内实景构图指挥保障ZHD终端(200)；

(8)所述室内实景构图指挥保障ZHD终端(200)通过ZD数据传输模块(210)接收多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔(100)的原始数据及处理后的数据，后台的室内实景构图指挥保障ZHD终端根据各个传感器的数据信息以及各个人员的相对坐标信息，得出人员在地球坐标下的准确运动轨迹信息；同时判断各个人员之间相对位置信息；并根据各个人员的呼吸、身体状态和环境温度信息判断其危险程度，进行及时的指挥调度和控制。