[发明专利]一种消防灾害现场单兵室内定位系统

摘要

本发明提供一种消防灾害现场单兵室内定位系统，包括室外车载指挥系统、室内单兵作战系统和4G传输通道；室外车载指挥系统包括硬件服务器和软件调度系统，软件调度系统包含室内三维地图；室内单兵作战系统包括内置于消防人员鞋垫内的定位模块、手持终端以及喉震耳机，手持终端带有摄像头，定位模块和喉震耳机通过蓝牙模块与手持终端相连接；手持终端内置有APP软件，并通过4G传输通道与室外车载指挥系统进行信息传递，将消防人员的位置信息呈现在室内三维地图中，具有应急现场高清视频回传、火场消防人员室内精确定位、消防人员生命体征监控、火场建筑室内快速建模等功能。 1

主权项

1.一种消防灾害现场单兵室内定位系统，其特征在于，包括室外车载指挥系统、室内单兵作战系统和4G传输通道；室外车载指挥系统包括硬件服务器和软件调度系统，软件调度系统包含室内三维地图；

室内单兵作战系统包括内置于消防人员鞋垫内的定位模块、手持终端以及喉震耳机，手持终端带有摄像头，定位模块和喉震耳机通过蓝牙模块与手持终端相连接；

手持终端内置有APP软件，并通过4G传输通道与室外车载指挥系统进行信息传递，将消防人员的位置信息呈现在室内三维地图中。

2.根据权利要求1所述的一种消防灾害现场单兵室内定位系统，其特征在于：定位模块采用MEMS惯性传感器，MEMS惯性传感器内置有加速度计和陀螺仪。

3.根据权利要求2所述的一种消防灾害现场单兵室内定位系统，其特征在于：软件调度系统采用B/S架构模式，且消防员随身携带的手持终端能够接收软件调度系统传来的三维地图模型，了解自己的位置信息及其他消防人员的位置信息。

4.根据权利要求1所述的一种消防灾害现场单兵室内定位系统，其特征在于：手持终端接入4G网络后，各手持终端之间通过内置APP采用全双工模式工作，消防员之间、消防员和指挥员之间直接可以实时通信。

5.根据权利要求1所述的一种消防灾害现场单兵室内定位系统，其特征在于：手持终端将采集到的音频信息、视频信息及位置信息传递至室外车载指挥系统。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种消防灾害现场单兵室内定位系统，其特征在于：还包括消防无人机和侦察机器人，均用于采集室内视频信息，并通过4G传输通道将视频信息传递至室外车载指挥系统。

7.根据权利要求1至5任一项所述的一种消防灾害现场单兵室内定位系统，其特征在于：调度人员结合消防人员的位置信息、语音信息以及上传的视频信息，下达相应的命令，且当消防官兵的位置信息在室内三维地图中超过30秒静止时，软件调度系统自动呼叫消防官兵，且下达支援该消防人员的命令。

8.根据权利要求2所述的一种消防灾害现场单兵室内定位系统，其特征在于：为了实现精准定位，定位模块采用如下零速修正技术：

利用加速度计和陀螺仪检测到的加速度和角速度进行零速检测，在零速阶段人脚的速度为零，将零速作为外参考速度，建立Kalman滤波方程；

选取误差量为状态量，其中，为姿态误差角，δvⁿ为速度误差，δpⁿ为位置误差，ε^b为陀螺常值漂移，为加速度计常值漂移；

Kalman滤波器离散形式：

K——当前时刻，k‑1——前一时刻，H_k——k时刻的量测矩阵，V_k——k时刻的量测噪声，W_k‑1——k‑1时刻的系统激励噪声，Γ_k/k‑1——系统噪声驱动矩阵，Φ_k/k‑1——系统状态一步转移矩阵，X_k——系统状态向量，Z_k——量测信息，

由于只有在零速阶段，外参考速度才为零，所以在摆动阶段只进行Kalman滤波一步预测，当检测到零速时，再进行完整的Kalman滤波更新。