[发明专利]用于在视觉模糊环境中导航和地图生成的个人防护装备

说明书

本公开描述了在危险环境(8)中导航的系统(2)。这些系统包括个人防护装备(PPE)(13)和计算设备(32)，该计算设备被配置为：处理来自该PPE(13)的传感器数据，基于该经处理的传感器数据来生成工作人员(10)的姿态数据，并且在该工作人员(10)移动通过该危险环境(8)时跟踪该姿态数据。该PPE(13)可包括惯性测量设备和雷达设备，该惯性测量设备用于生成惯性数据并且该雷达设备用于生成雷达数据以便检测对象在视觉模糊环境(8)中的存在或排布。该PPE(13)可包括热图像捕获设备，该热图像捕获设备用于生成热图像数据以便对该危险环境(8)的热特征进行检测和分类。该PPE(13)可包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器用于检测视觉模糊环境(8)中的基准标记(21)以便识别该视觉模糊环境(8)中的特征。以这些方式，这些系统(2)可更安全地为该工作人员(10)导航助其通过该危险环境(8)。

技术领域

本公开涉及个人防护装备。

背景技术

个人防护装备(PPE)诸如呼吸器和防护眼镜被紧急救援人员用来在危险环境中提供保护。紧急救援人员经常被迫依靠视觉或听觉指令来导航通过危险环境。在一些情况下，各种传感器(诸如全球定位系统(GPS)设备)可帮助急救人员确定紧急救援人员的当前位置或向中央指挥部指示紧急救援人员的位置。然而，危险环境可包括各种状况，诸如烟雾或碎屑，这些状况会损害紧急救援人员的视线或可能使紧急救援人员无法进行识别，从而使得紧急救援人员难以在环境中导航并且有潜在危险。

发明内容

总的来讲，本公开描述了用于在危险环境中保护和帮助工人的个人防护装备(PPE)制品、系统和方法。更具体地，本发明描述了即使在原本将损害工人的视线并且使基于常规相机的系统受限的状况下也能够实现辅助实时地图构造和对危险环境的导航的PPE系统的技术解决方案。本发明描述了使得能够对从与多个工人的PPE相关联的传感器收集的数据进行自适应、实时整合以构造更完整的路径和/或地图信息从而帮助工人在环境中导航的技术。

如本文中进一步描述的，这些技术在例如烟雾或极端热事件(例如，由仍在继续的火灾造成的热区或熊熊燃烧)将通常阻碍此类操作的情况下提供弹性导航和地图构造。此外，本文所述的示例性系统还可整合指示此类环境状况的数据并将其关联到导航和地图构建中以帮助工人或其他紧急救援人员(例如，急救人员/指挥人员)安全穿行危险环境。本文所述的PPE设备和系统可例如实时地或伪实时地处理感测到的数据，以提供对动态变化的热事件(诸如，仍在继续的火灾、跳火和蒸汽)的稳健检测和分类，并且动态地构造二维(2d)或三维(3d)建图数据，该2d或3d建图数据即使当环境可能由于将阻碍常规系统的状况而遮挡视觉时，也在工人穿行危险环境时定位事件。

在本文所述的一些示例中，PPE系统捕获并整合检测到的通过空间的各个工作人员(例如，安全工人)的运动、检测到的关于移动中的工作人员的即时周围环境的信息、从运动和附近空间信息导出的特征以及运动和空间特征的置信度得分。PPE系统可以自动校正任何跟踪误差和/或数据冲突的方式动态地构造每个工作人员的带注释的运动踪迹并汇总信息。即使在不存在预先存在的地图、信息不完整并且必须向移动中的工作人员提供紧急出口引导的情况下，也可实时地使用本文所述的系统的各种方面。

本发明描述了示例性PPE系统，其包括危险环境中的工作人员(诸如，消防员或其他应急人员)所穿戴的PPE(诸如，呼吸装置、可穿戴包和头戴装置)。作为示例，PPE包括用于捕获危险环境内的地标特征信息和/或热事件的专用传感器(诸如，雷达设备、热图像捕获设备)以及用于跟踪运动以便帮助定位工作人员的传感器，诸如一个或多个惯性测量单元(IMU)。计算设备使用传感器数据来生成并跟踪表示在工作人员移动通过危险环境时工作人员的位置和取向的姿态数据，以及在一些示例中，热事件和/或地标特征的本地化信息，该本地化信息原本可能被常规传感器遮挡。计算设备可使用姿态数据和地标信息来识别和/或定位环境中的特征，与其他用户共享特征数据，并且将所识别的特征整合到环境的可导航合成地图或路径中。