一种灾难区应急组网的定位系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种灾难区应急组网的定位系统和方法，属于通信定位技术领域。该系统包括GNSS数据模块，用于获取灾难区外围基准点的坐标数据，并向灾难区内UWB应急组网提供基准坐标数据；UWB应急组网模块，用于根据所述基准坐标数据进行灾难区内UWB应急组网的建立；UWB移动标签定位模块，用于获取灾难区内UWB应急组网的定位数据；数据解算模块，用于根据UWB应急组网的定位数据以及所述基准坐标数据解算出救援人员的位置信息；监控端显示模块，用于接收所述救援人员的位置信息并实时显示救援人员的位置。本发明专利技术解决了现有技术在建筑物倒塌的灾难现场不能保证通信信号的质量导致无法对救援人员精确定位的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种灾难区应急组网的定位系统和方法
本专利技术涉及通信定位
，尤其涉及一种基于UWB/GNSS的灾难现场建筑物倒塌过渡区应急组网的定位系统和方法。
技术介绍
地震，火灾，水灾等灾难发生后，往往会伴随着建筑物倒塌、道路堵塞的情况。当救援人员对倒塌建筑物内的人员进行救援时，难以在短时间内确定建筑物内的情况，耽误救援工作的有效进行。在灾难现场，由于指挥员很难在有限时间内对被困人员进行救援，导致被困人员有生命的危险，其主要原因在于：(1)救援路线不明确。灾害现场环境复杂，通视效果不佳，难以在内部确定救援人员的位置信息，使得救援工作遇到困难，威胁人身安全。(2)GNSS卫星信号无法使用。灾害现场，由于GNSS卫星信号难以保证质量，救援人员进去灾害区，无法精确定位，使得救援难度加大，得不到救援人员在内部位置信息，外部指挥调度也很难有效的指挥救援工作，严重威胁了灾区被困人员的生命安全。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种灾难区应急组网的定位系统和方法，有效解决了现有技术在建筑物倒塌的灾难现场不能保证通信信号的质量导致无法对救援人员精确定位的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一方面，本专利技术提供了一种灾难区应急组网的定位系统，包括GNSS数据模块，用于获取灾难区外围基准点的坐标数据，并向灾难区内UWB应急组网提供基准坐标数据；UWB应急组网模块，用于根据所述基准坐标数据进行灾难区内UWB应急组网的建立；UWB移动标签定位模块，用于获取灾难区内UWB应急组网的定位数据；数据解算模块，用于根据UWB应急组网的定位数据以及所述基准坐标数据解算出救援人员的位置信息；监控端显示模块，用于接收所述救援人员的位置信息并实时显示救援人员的位置。进一步，所述UWB移动标签定位模块包括用于和UWB应急组网的基站相互发送测距数据的UWB移动标签；其中，所述UWB移动标签由救援人员佩戴进入并更新所述灾难区内UWB应急组网；所述测距数据通过数据解算模块的解算后得到佩戴UWB移动标签的救援人员的位置信息。进一步，所述UWB应急组网的基站根据所述GNSS数据模块向所述UWB应急组网模块提供的基准坐标预先布设。进一步，所述UWB移动标签在指定时间内自动切换成基站模式，切换成功后进行相互测距。进一步，所有切换成基站模式的所述UWB移动标签和所述UWB应急组网的基站根据指定的空间布局组成覆盖灾害区的三维测距网络。进一步，所述三维测距网络包括所述UWB移动标签和所述UWB移动标签之间以及所述UWB移动标签和所述UWB应急组网的基站之间相互测距。本技术方案有益效果如下：本专利技术公开了一种灾难区应急组网的定位系统包括GNSS数据模块，用于获取灾难区外围基准点的坐标数据，并向灾难区内UWB应急组网提供基准坐标数据；UWB应急组网模块，用于根据所述基准坐标数据进行灾难区内UWB应急组网的建立；UWB移动标签定位模块，用于获取灾难区内UWB应急组网的定位数据；数据解算模块，用于根据UWB应急组网的定位数据以及所述基准坐标数据解算出救援人员的位置信息；监控端显示模块，用于接收所述救援人员的位置信息并实时显示救援人员的位置。本专利技术基于UWB/GNSS相结合的定位技术，有效解决了现有技术中灾难区倒塌建筑物内无定位信号的问题，利用UWB发射纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输信号，相较于传统的载波通讯技术，UWB具有传输速率高的优点，同时UWB还具有高强的抗干扰能力和超强的穿墙能力，使得UWB在灾难区内复杂环境下也可以发射和接收测距信号，从而实现倒塌建筑物内高精度定位。另一方面，本专利技术提供了一种灾难区应急组网的定位方法包括以下步骤：通过GNSS获取灾难区外围基准点的坐标数据，并向灾难区内UWB应急组网提供基准坐标数据；根据灾难区内UWB应急组网的定位数据以及所述基准坐标数据解算出救援人员的位置信息；将所述救援人员的位置信息对外输出并显示。进一步，所述灾难区内UWB应急组网的定位数据包括所述UWB应急组网的基站和UWB移动标签之间的测距数据以及UWB移动标签和UWB移动标签之间的测距数据；所述UWB移动标签由救援人员佩戴进入并更新所述灾难区内UWB应急组网；根据所述测距数据得到佩戴UWB移动标签的救援人员的位置信息。进一步，所述UWB应急组网的基站根据所述基准坐标数据进行预先布设。进一步，所述UWB移动标签在指定时间内自动切换成基站模式，切换成功后进行相互测距。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为本专利技术实施例提供的一种灾难区应急组网的定位系统结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的UWB应急组网的三维测距网络结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种灾难区应急组网的定位方法流程图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术的技术构思：针对灾难现场环境复杂及通视效果不佳，使得救援工作遇到困难，同时由于GNSS卫星信号难以保证质量，救援人员进入灾难区后无法精确定位，使得救援难度加大，得不到救援人员在灾难区内部的位置信息。本专利技术基于GNSS/UWB相结合的定位技术，可以有效解决救援人员进入灾难区无法精确定位的问题。图1为本专利技术的一种灾难区应急组网的定位系统结构示意图。根据本专利技术的一个具体实施例，如图1所示，一种灾难区应急组网的定位系统，包括GNSS数据模块101，用于获取灾难区外围基准点的坐标数据，并向灾难区内UWB应急组网提供基准坐标数据；UWB应急组网模块102，用于根据所述基准坐标数据进行灾难区内UWB应急组网的建立；UWB移动标签定位模块103，用于获取灾难区内UWB应急组网的定位数据；数据解算模块104，用于根据UWB应急组网的定位数据以及所述基准坐标数据解算出救援人员的位置信息；监控端显示模块105，用于接收所述救援人员的位置信息并实时显示救援人员的位置。与现有技术相比，基于GNSS/UWB相结合的定位技术，解决现有技术中倒塌建筑物内无定位信号的问题，并实现建筑物倒塌过渡区的室外到室内无缝衔接的定位技术，可保证一定的定位精度。可以理解，GNSS数据模块确定灾难区外部基准点的坐标信息，为向灾难区环境内传递坐标确定基准；UWB应急组网模块负责在灾难区建立网状的应急基站定位网络，覆盖灾难区空间，为救援人员携带的UWB移动标签提供坐标基准；救援人员携带的UWB移动标签与应急基站相互发送测距信息，通过坐标解算确定位置信息后传送服务器，在外部监控端实时显示，方便外围调度人员的指挥工作。需要说明的是，所述GNSS数据模块，主要是确定灾难区外围基准点的坐标数据，并传送给UWB应急组网的基站，为向灾难区内环境传递坐标提供了基准参考。所述UWB应急组网模块，主要是确定灾难区应急定位的快速组网，利用UWB超强的穿墙能力在灾难区内发射测距信息，UWB相互测距后通过数据解算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灾难区应急组网的定位系统，其特征在于，包括：GNSS数据模块，用于获取灾难区外围基准点的坐标数据，并向灾难区内UWB应急组网提供基准坐标数据；UWB应急组网模块，用于根据所述基准坐标数据进行灾难区内UWB应急组网的建立；UWB移动标签定位模块，用于获取灾难区内UWB应急组网的定位数据；数据解算模块，用于根据UWB应急组网的定位数据以及所述基准坐标数据解算出救援人员的位置信息；监控端显示模块，用于接收所述救援人员的位置信息并实时显示救援人员的位置。

【技术特征摘要】
1.一种灾难区应急组网的定位系统，其特征在于，包括：GNSS数据模块，用于获取灾难区外围基准点的坐标数据，并向灾难区内UWB应急组网提供基准坐标数据；UWB应急组网模块，用于根据所述基准坐标数据进行灾难区内UWB应急组网的建立；UWB移动标签定位模块，用于获取灾难区内UWB应急组网的定位数据；数据解算模块，用于根据UWB应急组网的定位数据以及所述基准坐标数据解算出救援人员的位置信息；监控端显示模块，用于接收所述救援人员的位置信息并实时显示救援人员的位置。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述UWB移动标签定位模块包括用于和UWB应急组网的基站相互发送测距数据的UWB移动标签；其中，所述UWB移动标签由救援人员佩戴进入并更新所述灾难区内UWB应急组网；所述测距数据通过数据解算模块的解算后得到佩戴UWB移动标签的救援人员的位置信息。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述UWB应急组网的基站根据所述GNSS数据模块向所述UWB应急组网模块提供的基准坐标预先布设。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述UWB移动标签在指定时间内自动切换成基站模式，切换成功后进行相互测距。5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于，所有切换成基站模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩厚增，盛坤鹏，王坚，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32