[发明专利]社区巡逻人员全方位搜救系统及定位方法

摘要

本发明公开了一种社区巡逻人员全方位搜救系统及定位方法，属于紧急救援及位置定位技术领域。所述搜救系统包括定位器、车载基站、手持机和监控中心。所述定位器由巡逻人员携带，定位器具有显式报警和隐式报警双重报警功能，显式报警为手动报警，当巡逻人员无法实现手动报警时，可通过定位器的隐式报警功能自动向监控中心报警；所述车载基站搜救时用于对巡逻人员室内定位；所述手持机由搜救人员进行搜救时携带。本发明还提出了一种室内定位算法，步进定位算法；通过步进定位算法和本发明的搜救装置能快速实现对巡逻人员社区室内外的无缝定位；本发明无需预先在社区室内外布置无线传感网络，且采用单基站定位，设备简单，成本较低，便于实现，特别适用于紧急搜救。

主权项

一种社区巡逻人员定位方法，其特征在于：通过以下步骤实现巡逻人员在巡逻过程中的室内室外无缝定位：步骤一：巡逻人员在巡逻过程中携带定位装置，所述定位装置具有卫星定位功能，巡逻人员在社区巡逻时，定位装置实时对巡逻人员进行卫星定位，保证监控中心时刻都能收到巡逻人员在社区内的具体位置；步骤二：巡逻人员在情况需要时，通过定位装置上的GSM模块向监控中心发送报警信息；步骤三：定位装置上的GSM模块在向监控中心发出报警信号和巡逻人员所处位置卫星定位信息的同时，定位装置上的测距模块开始工作，发出无线测距信号；步骤四：监控中心根据接收到的位置信息对巡逻人员进行定位，并及时组织搜救人员进行搜救，搜救人员到达出事地点，将车载基站停在适当位置，此时，若巡逻人员仍处在室外即可根据显示的卫星定位位置信息找到巡逻人员并制定策略进行营救；步骤五：若此时巡逻人员已处在室内，则搜救人员的手持机和车载基站开始工作，接收定位装置发送的无线测距信号；步骤六：根据接收到的无线测距信号，通过步进定位算法对巡逻人员进行定位；步骤七：根据搜救人员手持机上显示的巡逻人员的室内位置信息制定策略进行营救；501：手持机、车载基站开始工作，步进定位算法程序被加载，开始运行，502：通过定位器、手持机和车载基站上的测距模块测得巡逻人员、搜救人员、车载基站(以下分别简称为L、S、B)两两之间的距离分别为e1，e2，e3，e1表示L与S之间的距离，e2表示L与B之间的距离，e3表示S与B之间的距离，以车载基站为原点建立坐标系，测出搜救人员每次行走方向与x轴正向的夹角θk，503：将三维空间坐标的计算通过投影转化为在二维平面上的计算，求出L、S、B在二维平面上的坐标后，再通过气压高度传感器测得其三维坐标；L、S、B所处的高度分别为h，hk，h0，可通过气压高度传感器测得；L'，S'分别为L、S在以车载基站B为原点的水平面的投影，e′1，e'2，e'3分别为e1，e2，e3的投影，则：e1′=e12-(h-hk)2e2′=e22-(h-h0)2e3′=e32-(hk-h0)2---(1)]]>504：根据求出的e'3和θk，再利用方程(2)(3)(4)即可求出搜救人员在投影平面的坐标S'(xk,yk)，其中，k＝1,2,3...   (2)xk=xk-1+Δxkyk=yk-1+Δyk---(3)]]>又∵搜救人员投影坐标S'(xk,yk)求解过程为：将方程(2)代入方程(3)中，再将得到的方程代入到方程(4)中，得到一个关于dk的一元二次表达式，求出dk的值，再通过搜救人员的移动和两个对称点的对称特性以及距离的非负性，舍弃一个dk的值；dk表示搜救人员第k次所走的距离，θk表示搜救人员第k次步行的方向与x轴正向的夹角，(xk,yk)表示此时搜救人员在投影平面所处的位置，(xk‑1,yk‑1)表示上一时刻搜救人员所处的位置，求出dk后，根据方程(2)(3)即可求出搜救人员的二维坐标(xk,yk)；505：根据求出的e′1，e'2和求出的搜救人员在投影平面的二维坐标S'(xk,yk)，再利用方程(5)即可求出巡逻人员的投影坐标L'(x,y)其中，k＝1,2,3...   (5)进一步，其中，(x,y)为搜救人员的二维位置坐标；根据方程组(5)会得到两个解，这两个点关于基站与搜救人员投影坐标的连线对称，同样可根据搜救人员的不定向的移动和相关对称特性舍弃一个点，即可确定巡逻人员在投影平面的二维坐标L'(x,y)；506：求出搜救人员和巡逻人员在投影平面的二维坐标后，再根据气压高度传感器测得L、B、S的高度，即可求出三者的三维坐标：L(x,y,h‑h0)、B(0,0,0)、S(xk,yk,hk‑h0)；507：根据求出的L、B、S三者的坐标，手持机显示屏显示出三者的具体位置，搜救人员根据显示出来的巡逻人员的具体位置进行搜救；508：判断搜救是否结束，没有结束则程序跳到步骤502继续执行，搜救结束则步进定位算法结束。