一种室内自主定位及状态监测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种消防员室内自主定位及状态监测系统，包括人员体征感知装置、人员携带装置、中继装置和指挥装置。本发明专利技术采用多传感器相结合的方式实现室内外全方位的集群定位指挥，在有卫星的状态下和在没有卫星的状态下实现地图匹配定位。可通过调用已有楼宇的三维模型或建立建议楼宇三位模型的方式开展人员定位。指挥装置通过人员的相对位置、人员运行的路径等参考信息指挥人员达到目标或进行救助。指挥装置可远程控制人员携带装置的摄像头，详细观察人员携带装置周围的环境，以供指挥人员决策。本发明专利技术有效解决了人员集体行动时人员定位、状态监测和指挥的问题。

Indoor autonomous positioning and condition monitoring system and method

The invention relates to an indoor self positioning and condition monitoring system for firefighters, which comprises a personnel sense perception device, a personnel carrying device, a relay device and a command device. The present invention adopts the combination of multi sensors to realize omni directional positioning and command in indoor and outdoor, and realizes map matching and positioning under the condition of satellite and without satellite. Personnel positioning can be carried out by calling the three-dimensional model of existing buildings or building a three bit model of the proposed building. The command device, through the relative position of personnel, the path of personnel operation and other reference information, command personnel to achieve the goal or rescue. The command device can remotely control the camera of the personnel carrying device, and observe the environment of the device carried by the personnel in detail for the command personnel to make decisions. The invention effectively solves the problems of personnel positioning, condition monitoring and command in the collective action of the personnel.

【技术实现步骤摘要】
一种室内自主定位及状态监测系统及方法
本专利技术涉及定位
，尤其涉及一种室内自主定位及状态监测系统及方法。
技术介绍
随着信息技术和人员本身安全的需要，人们对自身的定位及安全需求越来越强烈，伴随着经济建设高速发展，突发灾害事故等发生几率逐年增高，事故发生后对人员定位和状态信息获取都是新的巨大的考验。特别是在灾难救援活动中，冲锋在第一线的消防员经常处于危险境地，消防员的定位和状态监测需求就显得更加迫切。目前在实际的救援过程中指挥员通过通话确定消防员的方位和状态，但是由于救援现场环境复杂，而且相对陌生，通过语音的方式很难将人员准确位置和状态信息清晰的表达出来，有时甚至会发生语音中段或人员发生危险。救援过程中救援人员无法了解自己和队员的位置等信息，在出现危急情况的时候不能及时有效地相互支援，很容易导致失联。同时，指挥员和现场人员不能掌握救援人员的实时位置及状况，无法立即对救援人员面对的情况做出正确判断和合理的指挥，严重影响了指挥效率。目前的室内定位技术中北京科技大学正在开发的基于2.4G的伪基站定位系统，存在2.4G信号的绕射性能较差，在墙壁遮挡比较严重的室内中部位置，信号难以覆盖，需要在室内布置增强基站，提高信号覆盖能力；红外线室内定位技术有一定的室内定位精度，但是由于光线不能穿过障碍物，红外线仅能视距传播，当室内布局较复杂时，移动设备若刚好到达非视距的角落，就不能有效定位，而且红外线传输距离较短，容易被灯光干扰，在精确定位上存在局限性；国防科技大学研制的“基于微惯导的人员自主定位系统”需将足部传感器绑在鞋子上，处理节点捆在手臂上，这种方案在实际使用过程中需要会带来很多不方便，例如通信问题或连线问题。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种室内自主定位及状态监测系统，解决室内人员自主定位和状态监测问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种消防员室内自主定位及状态监测系统，包括：人员体征感知装置1、人员携带装置2、中继装置3和指挥装置4；所述人员体征感知装置1随消防员携带且编码唯一，采集消防员的心率和血氧含量信息；所述人员携带装置2通过携带装置采集消防员的状态数据；所述指挥装置4对接收到的所述人员携带装置2传送的数据进行数据处理，以对消防人员进行室内定位及状态监测；所述中继装置3在所述人员携带装置2无法与所述指挥装置4建立通讯时，提供中继通讯；所述人员体征感知装置1与所述人员携带装置2通过蓝牙系统建立双向连接；所述人员携带装置2与所述指挥装置4通过4G或无线数传通讯进行双向连接建立通讯链路，所述指挥装置4接收所述人员携带装置2传输的数据；所述中继装置3可与所述人员携带装置2和所述指挥装置4两两双向连接建立通讯链路，通过中继的方式使所述人员携带装置2和指挥装置4建立通讯联系；进一步地，所述人员体征感知装置1包括：心率传感器11、血氧含量传感器12、体征感知端蓝牙电路13和体征感知端电源14；所述心率传感器11采集携带所述人员体征感知装置1的消防员的心率信息；所述血氧含量传感器12采集所述消防员的血氧含量信息；所述心率传感器11和所述血氧含量传感器12的输出端分别与所述体征感知端蓝牙电路13的输入端通过导线连接；所述体征感知端蓝牙电路13通过蓝牙信号与所述人员携带装置2通讯，传送采集到的所述消防员的心率和血氧含量信息；所述体征感知端电源14与所述体征感知端蓝牙电路13的供电接口通过导线连接，为所述人员体征感知装置1供电。进一步地，所述人员携带装置2包括：三轴陀螺201、三轴加速度传感器202、气压传感器203、卫星电路204、人员携带端蓝牙电路205、ZigBee无线传感器206、人员携带端4G电路207、声光报警器208、温湿度传感器209、摄像头210、语音通讯电路211、无线数传通讯电路212、防护投影眼镜213、气体传感器214、核心处理电路215和人员携带端电源216；所述核心处理电路215与所述三轴陀螺201、三轴加速度传感器202、气压传感器203、卫星电路204、人员携带端蓝牙电路205、ZigBee无线传感器206、人员携带端4G电路207、声光报警器208、温湿度传感器209、摄像头210、语音通讯电路211、无线数传通讯电路212、防护投影眼镜213、气体传感器214分别双向连接，处理相关采集数据；所述人员携带端电源216的对外供电接口与所述核心处理电路215的供电输入端接口连接，为所述人员携带装置2提供电源。进一步地，所述中继装置3包括：中继端4G电路31、中继端无线数传通讯电路32、通讯转换电路33和中继电源34；所述中继端4G电路31、中继端无线数传通讯电路32和所述通讯转换电路33双向连接；所述中继端4G电路31为所述人员携带装置2和所述指挥装置4的4G通讯提供中继信号；所述中继端无线数传通讯电路32为所述人员携带装置2和所述指挥装置4的无线数传通讯提供中继信号；所述通讯转换电路33控制所述中继装置3在4G和无线数传两种通讯模式下切换；所述中继电源34对外供电接口与所述通讯转换电路33的供电输入端接口连接，为所述中继装置3提供电源。进一步地，所述指挥装置4包括：指挥端蓝牙电路41、指挥端无线数传通讯电路42、指挥端4G电路43和指挥平台44；所述指挥端蓝牙电路41、所述指挥端无线数传通讯电路42和所述指挥端4G电路43分别与所述指挥平台44双向连接。所述指挥端无线数传通讯电路42可与所述人员携带装置2的无线数传通讯电路212建立无线数传通讯链路，也可与所述所述中继装置3的中继端无线数传通讯电路32建立无线数传中继通讯链路；所述指挥端4G电路43可与所述人员携带装置2的人员携带端4G电路207建立4G通讯链路，也可与所述所述中继装置3的中继端4G电路31建立4G中继通讯链路；所述指挥平台44根据所述人员携带装置2传输来的数据信息，对消防员进行室内自主定位，并对消防员的状态进行监测；所述指挥端蓝牙电路41可与具有蓝牙系统的显示设备进行连接，将所述系统监测到的消防员位置信息和状态信息进行显示。进一步地，当所述人员携带端4G电路207和无线数传通讯电路212通讯状态均为异常时，所述人员携带装置4会通过声光报警的方式提醒消防员在现场安放所述中继装置3；所述中继装置3安装后，所述人员携带装置2的核心处理电路215检测所述人员携带端4G电路207和无线数传通讯电路212的状态，当所述人员携带端4G电路207通讯状态正常时，所述核心处理电路215通过所述人员携带端4G电路215将处理后数据及人员携带装置编号一并传送给所述中继端4G电路31，并自动判断通讯状态是否正常；当人员携带端4G电路207通讯状态异常时，所述无线数传通讯电路212将处理后的数据及人员携带装置编号一并传送给所述中继端无线数传通讯电路32；所述中继装置3接收到数据后，会通过所述中继端4G电路31、所述中继端无线数传通讯电路32与所述指挥装置4建立通讯联系，同时，所述中继装置3会不断检测所述中继端4G电路31、所述中继端无线数传通讯电路32状态，在某一链路不通的状态下，通过通讯转换电路进行通道切换，切换到另一通讯链路发送。进一步地，当所述人员携带装置2无法直接或通过中继与所述指挥装置4建立了通讯链路时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消防员室内自主定位及状态监测系统，其特征在于：包括人员体征感知装置(1)、人员携带装置(2)、中继装置(3)和指挥装置(4)；所述人员体征感知装置(1)随消防员携带且编号唯一，采集消防员的心率和血氧含量信息，并将采集到的信息连同其编号一起发送至所述人员携带装置(2)；所述人员携带装置(2)用于采集消防员的状态数据，并接收所述人员体征感知装置(1)发送来的数据，对所采集及接收的数据进行处理后传送至所述指挥装置(3)；所述指挥装置(4)对接收到的所述人员携带装置(2)传送的数据进行数据处理，以对消防人员进行室内定位及状态监测；所述中继装置(3)在所述人员携带装置(2)无法与所述指挥装置(4)建立通讯时，提供中继通讯。

【技术特征摘要】
1.一种消防员室内自主定位及状态监测系统，其特征在于：包括人员体征感知装置(1)、人员携带装置(2)、中继装置(3)和指挥装置(4)；所述人员体征感知装置(1)随消防员携带且编号唯一，采集消防员的心率和血氧含量信息，并将采集到的信息连同其编号一起发送至所述人员携带装置(2)；所述人员携带装置(2)用于采集消防员的状态数据，并接收所述人员体征感知装置(1)发送来的数据，对所采集及接收的数据进行处理后传送至所述指挥装置(3)；所述指挥装置(4)对接收到的所述人员携带装置(2)传送的数据进行数据处理，以对消防人员进行室内定位及状态监测；所述中继装置(3)在所述人员携带装置(2)无法与所述指挥装置(4)建立通讯时，提供中继通讯。2.根据权利要求1所述消防员室内自主定位及状态监测系统，其特征在于：所述人员体征感知装置(1)包括：心率传感器(11)、血氧含量传感器(12)、体征感知端蓝牙电路(13)和体征感知端电源(14)；所述心率传感器(11)采集携带所述人员体征感知装置(1)的消防员的心率信息；所述血氧含量传感器(12)采集所述消防员的血氧含量信息；所述心率传感器(11)和所述血氧含量传感器(12)的输出端分别与所述体征感知端蓝牙电路(13)的输入端通过导线连接；所述体征感知端蓝牙电路(13)通过蓝牙信号与所述人员携带装置(2)通讯，传送采集到的所述消防员的心率和血氧含量信息；所述体征感知端电源(14)与所述体征感知端蓝牙电路(13)的供电接口通过导线连接，为所述人员体征感知装置(1)供电。3.根据权利要求1所述消防员室内自主定位及状态监测系统，其特征在于：所述人员携带装置(2)包括：三轴陀螺(201)、三轴加速度传感器(202)、气压传感器(203)、卫星电路(204)、人员携带端蓝牙电路(205)、ZigBee无线传感器(206)、人员携带端4G电路(207)、声光报警器(208)、温湿度传感器(209)、摄像头(210)、语音通讯电路(211)、无线数传通讯电路(212)、防护投影眼镜(213)、气体传感器(214)、核心处理电路(215)和人员携带端电源(216)；所述核心处理电路(215)与所述三轴陀螺(201)、三轴加速度传感器(202)、气压传感器(203)、卫星电路(204)、人员携带端蓝牙电路(205)、ZigBee无线传感器(206)、人员携带端4G电路(207)、声光报警器(208)、温湿度传感器(209)、摄像头(210)、语音通讯电路(211)、无线数传通讯电路(212)、防护投影眼镜(213)、气体传感器(214)分别双向连接，处理相关采集数据；所述人员携带端电源(216)的对外供电接口与所述核心处理电路(215)的供电输入端接口连接，为所述人员携带装置(2)提供电源。4.根据权利要求1所述消防员室内自主定位及状态监测系统，其特征在于：所述中继装置(3)包括：中继端4G电路(31)、中继端无线数传通讯电路(32)、通讯转换电路(33)和中继电源(34)；所述中继端4G电路(31)、中继端无线数传通讯电路(32)和所述通讯转换电路(33)双向连接；所述中继端4G电路(31)为所述人员携带装置(2)和所述指挥装置(4)的4G通讯提供中继信号；所述中继端无线数传通讯电路(32)为所述人员携带装置(2)和所述指挥装置(4)的无线数传通讯提供中继信号；所述通讯转换电路(33)控制所述中继装置(3)在4G和无线数传两种通讯模式下切换；所述中继电源(34)对外供电接口与所述通讯转换电路(33)的供电输入端接口连接，为所述中继装置(3)提供电源。5.根据权利要求1所述消防员室内自主定位及状态监测系统，其特征在于：所述指挥装置(4)包括：指挥端蓝牙电路(41)、指挥端无线数传通讯电路(42)、指挥端4G电路(43)和指挥平台(44)；所述指挥端蓝牙电路(41)、所述指挥端无线数传通讯电路(42)和所述指挥端4G电路(43)分别与所述指挥平台(44...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛晓飞，邱旭阳，李梅，郑丽莹，宋高顺，董进龙，杜潇，李贺，张啸宇，韩晓英，王珩，刘宇航，李正新，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11