[发明专利]基于建筑结构图自主计算的海上平台人员定位导航系统

摘要

本发明公开了一种基于建筑结构图自主计算的海上平台人员定位导航系统，包括中央控制系统和多台海上平台工作人员终端；每台海上平台工作人员终端设有均与中央处理器模块相联的动态校准模块、运动传感模块和交互通信模块；通过建筑结构图信息联合运动传感装置(如加速度计、速度计及其它新型运动传感器等)采集的数据以及GPS与RFID结合的动态校准数据，经过相应的定位算法来实现海上平台工作人员的实时定位，并充分利用建筑结构图信息进行路径规划与导航。与此同时，将海上平台工作人员的实时状态传回控制中心，实现对工作人员的实时位置监控，这些数据在发生事故时对人员的快速高效定位以及救援方案的确定都有重大意义。

主权项

1.一种基于建筑结构图自主计算的海上平台人员定位导航方法，其中所利用的基于建筑结构图自主计算的海上平台人员定位导航系统，包括中央控制系统和多台海上平台工作人员终端；每台海上平台工作人员终端设有均与中央处理器模块相联的动态校准模块、运动传感模块和交互通信模块；所述中央处理模块、动态校准模块和运动传感模块用于实现定位导航功能，所述交互通信模块用于实现数据交换和人机交互功能；所述动态校准模块至少包括卫星定位模块和RFID读写模块，用于通过卫星定位或者读取附近RFID标签的方式，向所述中央处理器模块提供被导航人员的位置信息；配合所述RFID读写模块，在海上平台安装多个RFID标签，RFID标签的位置根据定位精度和海上平台的建筑结构确定；所述运动传感模块由一组运动传感器组成，包括用于提供被导航人员的加速度和角速度信息的传感器，通过异步通信或同步通信的方式向所述中央处理器模块发送所采集的信息；所述中央处理器模块用于收集动态校准模块和运动传感模块所采集的数据，根据定位导航算法得出的定位结果通过所述交互通信模块向用户和中央控制系统输出信息；所述交互通信模块包括用于与中央控制系统进行信息交换的WLAN、射频通信模块、移动网络通信模块和输入输出设备；所述中央控制系统实现将上述各个海上平台工作人员终端的数据汇总、处理、图形化显示，用于指挥人员对整个海上平台工作状态监控和管理；各个海上平台工作人员终端的定位数据通过交互通信模块上传至该中央控制系统后，从而将每个工作人员的位置数据配合海上平台的建筑结构图以图形化界面的方式显示在所述中央控制系统的屏幕上；所述中央控制系统和海上平台上设有的视频监控系统、故障报警系统和危险预警系统耦合；其特征在于，基于建筑结构图自主计算的海上平台人员定位导航方法包括以下步骤：步骤一、建筑结构图的获取：将海上平台的建筑结构图经过数字化处理后直接应用于导航系统，或者是根据需要在海上平台上指定的位置处标记障碍物、标志物、运动限制、校准点和抽象通道，导航开始工作前，将建筑结构图信息导入海上平台工作人员终端的存储介质中并对应建立相应的坐标系；步骤二、获取初始位置与动态校准：根据海上平台的建筑结构图建立绝对坐标系，明确待测人员的初始位置信息以及实时的动态校准，初始位置信息包括初始位置坐标、方向；步骤三、基于建筑结构图确定位置，包括：步骤3‑1、将海上平台上狭长的空间分别设为通道，在定位时，将海上平台建筑结构图上与设定的通道对应的区域设为通道图，并采用节点‑连接模型的方式将该通道图以单独的图层方式存储于建筑结构图中；步骤3‑2、对于步骤3‑1中确定的通道区域，运用运动传感器获得的数据以及动态校准信息，结合步骤3‑1中的通道图完成被导航人员的位置的确定；对于非通道区域，利用运动传感器所获得的源数据或经过卡尔曼滤波器处理后的数据计算位移并根据RFID读写模块和RFID标签校准信息进行实时动态校准；步骤四、确定当前位置坐标和目标坐标：通过初始位置信息、步骤三确定的位置信息以及动态校准信息获得当前位置坐标，由终端使用者给定目标坐标；步骤五、路径规划：利用各个海上平台工作人员终端与中央控制系统的通信，获取海上平台上各个通道区域内和非通道区域内的人员分布情况；根据遗传算法或是双向BFS算法做出路径规划；步骤六、导航信息的输出：采用汽车GPS导航或手机地图导航的界面设计，采用语音和屏幕信息双输出；同时结合海上平台建筑结构图信息，提前告知用户前方的路线，并在有危险或禁止进入的区域发出安全提示；在导航的同时继续动态校准与确定定位的操作，当检测到人员与步骤五中规划的路线偏离大于2‑10m时，给出提示并重新开始步骤五中的路径规划过程；步骤七、数据的上传与处理：海上平台工作人员终端将步骤二和步骤三中所获得的位置数据实时传回中央控制系统进行处理；中央控制系统在获得各个海上平台工作人员终端传回的位置数据后，在中央控制系统屏幕上显示所有在海上平台工作区域中人员的位置，并根据需要通过所述交互通信模块对工作人员发布指令，实现对工作人员位置分布情况和工作情况的实时监控。