[发明专利]应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统和方法

权利要求书

1.一种应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统，其特征在于：包括可固定设备、上位机软件和客户端；所述可固定设备包括信息采集模块、电源模块以及无线通信模块；可固定设备置于消防鞋中；所述信息采集模块包括加速度传感器、陀螺仪以及磁力计，分别用于测算目标的加速度、角速度与磁场强度；所述电源模块用于给信息采集模块和无线通信模块供电；所述无线通信模块用于采集信息模块与上位机软件之间的数据传送；所述上位机软件对接收到的数据进行处理，得到消防人员的速度、方向角和位置信息，并在客户端的窗口界面上显示出消防人员在楼内各层的分布及每个消防员所处位置；所述客户端显示每个消防员具体的运动信息。

2.根据权利要求1所述的应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统，其特征在于，所述可固定设备安装于消防鞋内部的后跟位置，采集人体运动数据。

3.根据权利要求1所述的应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统，其特征在于，所述加速度传感器在人体运动时脚接触地的时刻，进行零速度更新补偿，减小积分得到的速度误差。

4.根据权利要求1所述的应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统，其特征在于，所述加速度传感器、陀螺仪以及磁力计均经过卡尔曼算法滤波消除噪声，稳定输出数据。

5.根据权利要求1所述的应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统，其特征在于，所述无线通信模块包括采用ZigBee芯片，将消防人员的运动信息实时传送给上位机软件。

6.根据权利要求1所述的应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统，其特征在于，所述上位机软件接收到信息采集模块所传送的数据后，建立灾害现场大楼的平面图模型以及每层楼的平面坐标系，并同时监测多个消防人员在楼内所处的位置。

7.一种应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1、将可固定设备安装在消防鞋内部的后跟位置；对上位机软件进行初始化调试，使上位机软件存储的数据信息归零；

步骤S2、使上位机软件开始运行，输入发生火灾大楼的楼层数，在上位机软件的窗口界面形成与所述楼层数一致的大楼模型；导入参与救援的消防员的可固定设备的编号，准备接收消防员的运动信息；

步骤S3、消防员移动前按下可固定设备的电源开关，允许无线通信模块将信息采集模块得到的消防员的运动信息实时传送到上位机软件；消防员进入发生火灾的大楼后，可固定设备实时采集运动信息，无线通信模块实时传送运动信息到上位机软件；场外指挥人员运行上位机软件，计算出每位消防员所处位置的坐标；上位机软件可随时中断对消防员的信息采集以及位置显示；

步骤S4、消防员在灾害现场移动；上位机软件利用接收到的运动信息，计算出消防员的速度、方向角和位置，形成消防员的移动轨迹，再将消防员的运动信息和移动轨迹储存到客户端；

步骤S5、消防员进入灾害现场，上位机软件的窗口界面实时显示出在各层楼内消防员的分布及具体位置；场外指挥人员根据窗口界面显示的楼内消防员的分布，结合具体位置和救援需要，设置每位消防员应到达地点的坐标，对他们进行调度；

步骤S6、根据上位机软件计算的消防员的实时位置坐标来判断其是否到达指定地点，如果到达指定地点，则展开救援工作，如果未到达指定地点，则回到步骤4，消防员继续移动，上位机软件继续计算；

步骤S7、救援工作结束时，消防员关闭可固定设备的电源开关，可固定设备停止数据采集；场外指挥人员停止上位机软件的运行，上位机软件中断来自可固定设备的数据接收；上位机软件对救援的全程情况进行保存；通过显示界面中的消防人员的可固定设备的编号，可显示在救援过程中该消防员的移动轨迹以及运动信息；运动数信息包括包括速度、方向角和/或位置信息；还可以显示移动轨迹上的点的位置坐标。

8.根据权利要求7所述的应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位方法，其特征在于，可固定设备采集到的消防员的运动数据，均在消防员行走过程中单脚落地时速度为0的时刻进行一次误差修正，并经过卡尔曼滤波算法处理，使得采集到的数据误差减小。