[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

说明书

本发明公开了一种应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统和方法，系统包括可固定设备、上位机软件、客户端；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；电源模块用于给可固定设备供电；无线通信模块用于将可固定设备采集到的信息传送到上位机软件；上位机软件将接收到的信息进行计算处理，得到每位消防员的位置及移动轨迹，供用户在客户端查看；用户在上位机界面中可以看到灾害大楼的整体平面图以及楼内每层消防人员的分布情况。该系统实现了对消防员在灾害现场的精准定位，系统的各项功能可以帮助场外指挥人员进行更合理的场内调度，不仅节省了救援时间，还保障了消防员的生命安全。

技术领域

本发明涉及定位系统和定位方法，尤其涉及一种应用于消防人员灾害现场的实时跟踪的定位系统和方法。

背景技术

近年来火灾事故频繁发生，抢险救援工作尤为重要。当消防人员进入火灾区进行灭火任务时，很难快速寻找到救援目标以及火源位置，因此错过了最佳救援时间，导致火灾继续蔓延，救援工作的展开更加困难，消防人员自身的生命安全也岌岌可危。基于现有的成本较低的室内定位技术，确保消防人员的安全仅仅是纸上谈兵，我们无法精准确定消防人员的具体位置，不能在场外制定合理的救援方案来对消防员们进行调度。因此，实现低成本高精度的灾害现场实时跟踪技术具有重要的现实意义。

已有的各种定位技术受目标移动范围以及信号穿透的限制，难以实现对火灾现场消防人员的精准定位，定位误差一般≥3米，这对于我们火灾救援现场而言，精度远远不够；而存在的较为精准室内定位技术采用的硬件普遍成本太高，不能够大规模的投入使用。所以，研究一种成本低廉、精度较高的实时跟踪定位系统非常重要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统和方法。

本发明的技术方案如下：

一种应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位系统，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。

其进一步的技术方案为，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，避免受到其他身体部分移动的干扰。

其进一步的技术方案为，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。

其进一步的技术方案为，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。

其进一步的技术方案为，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。

其进一步的技术方案为，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。

应用于消防人员灾害现场实时跟踪的定位方法，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；