基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统技术方案

阅读:3 留言:0更新日期:2018-04-15 08:41
本实用新型专利技术公开了一种基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统,主要解决现有技术中利用单一传感器信息对单兵终端进行定位,可靠性低的问题。该系统包括:消防应急灯具单元、单兵终端单元与控制单元,各单元间通过无线连接传输数据;消防应急灯具单元与单兵终端单元中内置无线通信模块获取RSSI数据,从而得到消防员的绝对位置,单兵终端单元的惯性传感器模块获取其相对位置,消防应急灯具中的图像采集模块采集灯具周围的图像信息再次确定位置;全部位置信息上传至控制单元,于PC端显示模块呈现;采用多信息融合的方式实现最终定位。本实用新型专利技术将多种方式获取的定位信息融合使用,在确保消防员定位准确的同时,提高了定位数据的可靠性。

Fireman indoor positioning system based on multi-sensor information fusion

The utility model discloses a firefighter indoor positioning system based on multi-sensor information fusion, which mainly solves the problem of locating single soldier terminal by single sensor information in the prior art, and has low reliability. The system includes: fire emergency lighting unit, individual terminal unit and the control unit, data transmission through the wireless connection between each unit; fire emergency lighting unit with built-in wireless communication module individual terminal unit to obtain RSSI data, so as to obtain the absolute position of firefighters, the inertial sensor module individual terminal unit to obtain the relative position of image information the collecting module collects around the lamp fire emergency lighting in again to determine the location; all upload location information to the control unit, at the end of the PC display module display; using multi information fusion method to achieve the final positioning. The utility model integrates the positioning information obtained by various ways, and improves the reliability of the positioning data while ensuring the accuracy of the firefighter's positioning.

【技术实现步骤摘要】
基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统
本技术属于通信
,特别涉及一种基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统,可用于室内场所中火灾发生时对消防人员进行准确定位。
技术介绍
在生活当中,商场、办公楼、住宅楼等室内场所,往往是人员长期密集之处,一旦发生火灾,现场情况通常会十分复杂,即使前期做了足够多的实验,也无法全部预测火灾现场的突发情况。消防员们工作期间身处火灾现场,由于室内场所在火情发生时,会出现各种无法预料的情况,加之浓烟、高温的出现,一旦消防人员进入建筑物后遭遇危险,若无法准确及时提供自身位置信息,便使得在火灾现场对遇险消防员提供救援变得异常艰难,造成对消防人员自身安全的极大威胁。随着物联网近些年的快速发展,对消防员室内定位的系统方案也越来越多,但大多数系统采用单一的传感器对消防员进行定位,在火灾现场这种极端环境下,采用单一的传感器信息对单兵终端进行定位存在诸多问题,如高温环境下电子器件产生不可预测的漂移,使位置数据可靠性降;更加极端的情况下,例如设备上一个传感器失效,便使得整个定位系统瘫痪,无法得知消防员的位置信息,从而对消防人员的生命造成极大的威胁,因此利用多传感器获取信息实现定位,成为解决室内定位可靠性问题的有效方式。现有的基于多传感器对消防员进行室内定位的系统,通常采用运动传感器采集信息,并利用惯性导航室内定位技术来判断消防员的运动信息,再结合WIFI的无线接收信号强度值RSSI进一步确定消防员的位置,这种基于多传感器进行定位的系统,相比于采用单一传感器对消防员进行定位的方式,其可靠性确实有所提高,然而,此种多信息融合的定位方案需要建立较多的WIFI基站,从而导致成本较高,且该方案中的传感器数据和RSSI数据受环境影响较大,时常会出现定位不准确的情况,无法应对火灾现场复杂环境带来的诸多不利状况。
技术实现思路
本技术的目的在于针对以上现有技术的不足,提出一种基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统,包括:消防应急灯具单元、单兵终端单元与控制单元,各个单元间通过无线连接传输数据;消防应急灯具单元与单兵终端单元中内置无线通信模块,获取RSSI数据从而得到消防员的绝对位置,单兵终端单元的惯性传感器模块获取其相对位置,消防应急灯具中的图像采集模块采集灯具周围的图像信息再次确定位置;上传全部位置信息至控制单元,于控制单元的PC端显示模块呈现;采用多信息融合的方式实现最终定位。本技术通过多种方式获取定位信息,进行融合使用,达到在一个传感器失效或某种定位方式采集数据出现较大偏差的时候,系统仍可以正常定位的目的;进一步提高了定位数据的可靠性、准确性,为消防员救灾时的生命安全提供保障。为达到以上目的,本技术提供的系统为:一种基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统,包括消防应急灯具单元、单兵终端单元与控制单元;消防应急灯具单元包括图像采集模块、灯具微控制器模块、灯具无线通信模块、报警模块和灯具电源模块;该单元通过灯具无线通信模块与外部的单兵终端单元和控制单元无线连接;单兵终端单元包括惯性传感器模块、生命体征检测模块、气压检测模块、终端微控制器模块、终端无线通信模块和终端电源模块;该单元通过终端无线通信模块与外部的消防应急灯具单元和控制单元无线连接;控制单元包括服务器和PC端显示模块;该单元通过其服务器无线接收消防应急灯具单元和单兵终端单元上传的数据。图像采集模块,用于采集消防应急指示灯具附近的环境图像;灯具无线通信模块,用于配合终端无线通信模块完成接收信号强度值RSSI的数据采集工作,并与控制单元的服务器无线连接传输数据;报警模块,用于在检测到烟雾或高温时发出警示信号;灯具微控制器模块,分别与图像采集模块、灯具无线通信模块以及报警模块双向电连接,用于接收这些模块从外界获取到信息,并对其进行处理后通过灯具无线通信模块将数据上传至控制单元的服务器中;灯具电源模块,输出端与灯具微控制器模块电连接,单向输出,用于为消防应急灯具单元提供工作电压。惯性传感器模块,用于采集消防员的运动状态以及位置变化相关数据;生命体征检测模块,用于获取消防员的生命特征数据;气压检测模块,用于获取消防员所在位置的气压强度值;终端无线通信模块,用于采集与附近消防应急灯具之间通讯的接收信号强度值RSSI数据,并与控制单元的服务器无线连接传输数据;终端微控制器模块,分别与生命体征检测模块、气压检测模块以及终端无线通信模块双向电连接,与惯性传感器模块通过多向控制总线IIC相连接;用于对三轴传感器模块、生命体征检测模块以及气压检测模块采集的数据进行处理并判断,得到终端位置坐标、消防员生命特征数据以及所消防员所处位置的高度,并通过终端无线通信模块将这些数据上传至控制单元的服务器中;终端电源模块,输出端与终端微控制器模块电连接,单向输出,用于为单兵终端单元提供工作电压;本专利技术相对现有技术主要优点在于:第一,本技术将多种方式获取的定位信息进行融合,当某种定位信息出现明显错误时,可根据其它方式获取的定位信息排除错误数据,对消防员的位置信息进行纠正,从而提高定位数据的可靠性、准确性,保证了消防员的生命安全;第二,本技术的灯具无线通讯模块与终端无线通信模块均采用无线保真Wi-Fi、紫蜂ZigBee、蓝牙Bluetooth、超宽带UWB、窄带物联LoRa以及低功耗广域NB-IOT任意一种或多种无线通信方式,采集消防应急灯具单元与单兵终端单元之间的信号强度值RSSI,将RSSI数据转化为距离参数,从而获知佩戴单兵终端的消防员位置信息;多种无线通信方式采集RSSI数据,进一步提高了定位数据的可靠性;第三,本技术增加了通过图像采集模块获取消防员位置信息的方式,进一步确保定位信息的正确性,更加准确地判断消防人员所处位置;并且可在单兵终端单元定位出现异常情况时,保证监控指挥中心仍可以获知消防员所在位置;第四,本技术将无线通信模块置于消防应急灯具之中,达到与单兵终端通讯获取RSSI数据的目的,避免了建立较多基站进行通讯的情况,从而降低了成本。附图说明图1为本技术系统框图;具体实施方式为使本技术的目的、技术方案以及优点更加清楚明白,下面结合附图对本技术详细说明。参照图1,本技术基于多传感器信息融合技术的消防员室内定位系统,包括有消防应急灯具单元、单兵终端单元与控制单元,各单元之间通过无线通信传输数据;1.消防应急灯具单元包括:图像采集模块、灯具微控制器模块、灯具无线通信模块、报警模块和灯具电源模块;且上述模块均安装于室内的消防应急灯具之中,该灯具是消防应急中最为普遍的一种照明工具,安装于商场、办公楼、住宅楼、工厂、酒店、学校等公共场所建筑物内以备停电作应急照明之用。(1)图像采集模块,用于采集消防应急指示灯具附近的环境图像,该模块与灯具微控制器模块双向连接;所述图像采集模块采集的环境图像被灯具微控制器模块处理上传至控制单元后,最终以视频或图片形式于PC端显示模块中呈现。(2)灯具无线通信模块,用于配合终端无线通信模块完成接收信号强度值RSSI的数据采集工作,并与控制单元的服务器无线连接传输数据;该模块与进入其覆盖范围的终端无线通信模块进行通讯,通讯之后终端无线通信模块可采集到一个RSSI数据,从而判断得出单兵本文档来自技高网
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基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统

【技术保护点】
一种基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统,其特征在于:包括消防应急灯具单元、单兵终端单元与控制单元;所述消防应急灯具单元包括图像采集模块、灯具微控制器模块、灯具无线通信模块、报警模块和灯具电源模块;该单元通过灯具无线通信模块与外部的单兵终端单元和控制单元无线连接;所述单兵终端单元包括惯性传感器模块、生命体征检测模块、气压检测模块、终端微控制器模块、终端无线通信模块和终端电源模块;该单元通过终端无线通信模块与外部的消防应急灯具单元和控制单元无线连接;所述控制单元包括服务器和PC端显示模块;该单元通过其服务器无线接收消防应急灯具单元和单兵终端单元上传的数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器信息融合的消防员室内定位系统,其特征在于:包括消防应急灯具单元、单兵终端单元与控制单元;所述消防应急灯具单元包括图像采集模块、灯具微控制器模块、灯具无线通信模块、报警模块和灯具电源模块;该单元通过灯具无线通信模块与外部的单兵终端单元和控制单元无线连接;所述单兵终端单元包括惯性传感器模块、生命体征检测模块、气压检测模块、终端微控制器模块、终端无线通信模块和终端电源模块;该单元通过终端无线通信模块与外部的消防应急灯具单元和控制单元无线连接;所述控制单元包括服务器和PC端显示模块;该单元通过其服务器无线接收消防应急灯具单元和单兵终端单元上传的数据。2.根据权利要求1所述系统,其特征在于:所述消防应急灯具单元,包括:图像采集模块,用于采集消防应急指示灯具附近的环境图像;灯具无线通信模块,用于配合终端无线通信模块完成接收信号强度值RSSI的数据采集工作,并与控制单元的服务器无线连接传输数据;报警模块,用于在检测到烟雾或高温时发出警示信号;灯具微控制器模块,分别与图像采集模块、灯具无线通信模块以及报警模块双向电连接,用于接收这些模块从外界获取到信息,并对其进行处理后通过灯具无线通信模块将数据上传至控制单元的服务器中;灯具电源模块,输出端与灯具微控制器模块电连接,单向输出,用于为消防应急灯具单元提供工作电压。3.根据权利要求1所述系统,其特征在于:所述单兵终端单元,包括:惯性传感器模块,用于采集消防员的运动状态以及位置变化相关数据;生命体征检测模块,用于获取消防员的生命特征数据;气压检测模块,用于获取消防员所在位置的气压强度值;终端无线通信模块,用于采集与附近消防应急灯具之间通讯的接收信号强度值RSSI数据,并与控制单元的服务器无线连接传输数据;终端微控制器模块,分别与生命体征检测模块、气压检测模块以及终端无线通信模块双向电连接,与惯性传感器模块通过多向控制总线IIC相连接;用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员:何宏淳赖正喜龙建全王晗
申请(专利权)人:西安华宸导航通信有限公司
类型:新型
编号:201720979543
国别省市:陕西,61

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