[发明专利]一种UWB自主定位系统及其实施方法

说明书

技术领域

本发明涉及室内自主导航定位技术领域，特别是涉及一种UWB自主定位系统及其实施方法。

背景技术

目前，由于GPS与北斗导航卫星的广泛应用，室外导航定位技术的发展日趋成熟。然而由于卫星信号难以穿透室内建筑物，并且室内的环境非常复杂，存在的多径、非视距干扰导致室内导航定位难以实现或难以真正达到应用需求。

然而室内又是与人类生活工作关系最为密切的场合，室内导航定位服务存在大量的应用需求。例如在消防作战中，消防队员的工作性质高度危险，他们可能会进入一些复杂的高层建筑，人员的自身安全就成为问题，火场环境复杂恶劣，尤其是建筑物内部布局复杂、障碍物多、多径效应严重，定位困难，火场如果有高层建筑，各楼层的火势不同，指挥员指挥作战需要将人员的位置精确定位到楼层及楼层上的具体位置；同时指挥保障终端需要随时监控人员的位置信息、身体状况及其所处环境条件，以至于能够在危险时候最为及时通知并召回人员。

再如反恐作战时，往往是一个班或排进行战斗，且作战时间可能为夜间，作战环境多为楼宇民居，在这种布局复杂巷战环境中导航定位非常困难，同时班排间需要获知相互位置信息，互相协同作战；同时班排指挥员需要随时获知各个单兵的位置信息、身体情况，能够随时指挥调动单兵行动，并能够通过各个单兵获取的场景信息得到战场全局状况。

多模复合室内实景构图自主导航定位全数字化单兵头盔可以有效的解决这些问题，首先它可以实现人员高精度的室内导航定位需求；其次它可以获取复杂环境的全天候图像信息便于单兵展开工作；再次它可以通过多个传感器复合处理对室内场景实时构图；最后指挥控制终端能够综合单兵信息，得到战场全局态势，灵活指挥单兵作战。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种UWB自主定位系统及其实施方法，利用多模复合对室内实景构图，实现实时高精度的火场、反恐等领域战士的自主导航定位要求，为场指挥员的作战指挥和场内战士的安全提供保障，有效提升我国在室内人员自主定位方面的技术水平和装备水平。

本发明的技术方案是，一种UWB自主定位系统，包括多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔、以及室内实景构图指挥保障ZHD终端；

所述的多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔包括UWB模块、IR红外成像模块、MEMS模块、LA激光测距模块、自动云台稳定模块、呼吸过滤模块、室温测量模块、多模复合处理模块、CC数据传输模块；所述的UWB模块通过UWB雷达收发模块获取人员在室内空间距离信息，所述的IR红外成像模块利用长波红外的穿透性，可以在烟雾、黑夜等恶劣环境下获取当前的周边环境图像，所述的MEMS模块利用MEMS传感器获取当前人员的姿态信息，所述的LA激光测距模块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，所述多模复合处理模块将UWB模块、IR红外成像模块、MEMS模块和LA激光测距模块四个模块的数据信息进行接收，所述自动云台稳定模块与UWB模块、LA激光测距模块相连，用于对UWB模块与LA激光测距模块进行稳定，避免上述模块因和振动大角度运动导致测量精度下降；所述呼吸过滤模块、室温测量模块直接与多模复合处理模块相连，所述的呼吸过滤模块用于为人员提供氧气、防毒气等功能，所述的室温测量模块用于测量当前的环境温度；所述的CC数据传输模块将多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔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；

所述室内实景构图指挥保障ZHD终端包括ZD数据传输模块、监控指挥模块、数据处理模块、实景构图模块；所述室内实景构图指挥保障ZHD终端通过ZD数据传输模块接收多模复合自主导航定位MSFL全数字化单兵头盔的原始数据及处理后的数据，ZD数据传输模块与监控指挥模块、数据处理模块、实景构图模块相连，所述的监控指挥模块，利用接收到的人员的运动状态、姿态位置信息、环境温度信息等，实时判断人员的安全状态，及时有效的指挥其相应的运作；所述的数据处理模块，进一步对各个传感器的原始数据进行融合处理，得到室内的空间结构信息，人员位置信息等，并通过实景构图模块进行显示；所述的实景构图模块，利用数据处理模块处理的数据对当前未知室内进行实景构图，并绘制人员三维运行轨迹。

进一步地，在上述方案中，所述的UWB模块包括UWB雷达收发模块、UWB信息处理模块、所述的UWB雷达收发模块用于发射和接收UWB雷达信号，并对接收到的雷达回波信号进行预处理；所述的UWB处理模块用于得到人员在室内的相对距离信息。