一种战术定位装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种战术定位装置及其工作方法，涉及通讯设备定位领域，无需预先设置定位基站，最少仅需两台随身携带的定位装置即能进行队友定位和敌我识别功能，定位准确快捷。本发明专利技术装置包括：无线通信单元、无线测距单元、IMU惯性测量单元、三轴磁罗盘、气压计、处理器、显示单元、安全运算单元。本发明专利技术方法采用定位装置间无线测距、惯性测量、磁罗盘测定朝向、计算航向、气压计测量计算高度，通过节点间无线通信实现战术定位信息共享，采用动静态组合的方式进行相对定位，并图形化显示定位结果。并图形化显示定位结果。并图形化显示定位结果。

【技术实现步骤摘要】
一种战术定位装置及其工作方法


[0001]本专利技术涉及通讯设备定位
，尤其涉及一种战术定位装置及其工作方法。

技术介绍

[0002]特警作战对于队员之间的时间协同和空间协同要求越来越来高，目前主要通过警用手持电台进行语音指挥，在某些高协同要求的任务下，传统手段难以精确达到战术目的，行动过程也难以数字化记录，不利于后期对战术行动进行评估和改进。在巷战、室内外侦查搜索等场景，尤其是黑暗条件下陌生地域，当不同位置的队友在行动中无意中接近时，由于无法提前预知队友位置，且没有敌我识别系统，突然的碰面可能让本来就紧绷的神经进一步紧张引发开火，容易造成误伤队友；碰面后停下来确认身份或先躲避后再确认，又会导致敌方先行开火和我方失去先机。
[0003]一些警用手持电台带有GPS或其它卫星导航模块，可以了解其所在的位置信息，但卫星导航系统一般只能用于空旷的室外，适用于野外作战中的警力部署等。在工业或消费等领域中的定位，很多需要预先在一定范围结构内布置定位基站，如基于激光、Wi
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Fi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee或超声波等方案的定位，像红外、激光、超声波一般不能穿透墙壁通信和定位。
[0004]现有基础中有一种基于地磁的定位方法无需布设基站，但需要预先在目标地点不同地点采集地磁场信息。而在特警作战中，案发地点不特定，现场可能是包含有地上地下连通空间、主楼群楼的复杂城市综合体，或是高层超高层、大空间大跨度等复杂结构，一般不具备预先布置定位基站或采集地磁信息等先决条件。另外有些定位装备采用惯性导航技术，无需预先布置定位基站，但惯性导航的误差容易累积，尤其是特警在行动中摸爬滚打等战术动作多样，误差累积容易导致无法使用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种战术定位装置及其工作方法，无需预先设置定位装置，通过随身携带的定位装置即能进行队友定位和敌我识别功能，定位准确快捷。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种战术定位装置，包括：无线通信单元、无线测距单元、IMU惯性测量单元、三轴磁罗盘、气压计、处理器、显示单元、安全运算单元。
[0007]战术定位装置之间采用自组网模式通信，无线通信单元用于构建无线自组网并实现各个战术定位装置间的无线数据通信。
[0008]无线测距单元用于测量各个战术定位装置，即不同佩戴人之间的距离，处理器根据不同佩戴人之间的距离确定位置关系。
[0009]IMU惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，用于检测佩戴人的位姿。
[0010]三轴磁罗盘用于检测佩戴人正面所面向的方向，即朝向。
[0011]气压计用于采集大气压力值，并且含有温度检测电路，能够采集当前环境的温度。
气压受温度影响较大，从开放空间来观测，温度升高空气膨胀，使得空气的密度变小，大气压力变小；从封闭空间来观测，封闭空间的温度升高导致空气膨胀，但由于是密闭空间其体积受限变化不了，大气压力变大。
[0012]本专利技术从战术定位应用角度，将气压值换算为高度值。如果队员所在的高度不变时，局部温度变化会导致一个虚假的高度数值变化，这样会造成误判。所以对可能存在的局部温度变化的应用环境，在气压计算时考虑温度变化十分必要。
[0013]处理器对气压计采集到的大气压力值及当前环境温度进行温度补偿，并通过气压－高度公式计算得到当前环境气压高度值。从较长时间维度看，同一天的气压也会有较大的波动变化导致计算的高度数值变化，在这一方面，我们考虑两种场景，一是利用队员之间高度差信息（两者在较近的范围区域）进行战术标高的显示，便于战术协同；另一种是，指挥终端在地面采集气压高度，用作参考值，队员获取的气压高度跟这个参考值作差分，得到与地面的真高，用于辅助指挥决策。对于实战中，会遇到更多复杂情况，如室内有空调、暖气，或是有雷阵雨、火灾等造成的气压大幅度变化等，具体情况需要具体分析，用相应的战术对应。
[0014]安全运算单元用于不同战术定位装置之间信息的认证、加密。认证的主要目的是确认对方身份，操作方法是在安全运算单元中用消息认证码、数字签名等方式实现双向认证。认证失败则不进行机密信息的传输，同时警示对方可能是敌方，实现敌我识别。
[0015]加密主要目的是保持信息的机密性，安全运算单元中用公钥或对称密码对信息进行加密，信息中加入变化的序列号、时间戳等，可以同时对信息的散列进行数字签名。
[0016]显示单元用于显示佩戴人定位信息、位姿、朝向、指挥命令、敌我识别认证信息。
[0017]一种战术定位装置的工作方法，适用于所述的一种战术定位装置，包括：两个战术定位装置分别为A、B，A、B初始时刻所在位置为A点、B点，通过无线测距单元采集AB点间的距离；A装置静止，B装置移动至B
’
点，惯性测量单元采集BB
’
点间的距离，无线测量单元采集AB
’
点间的距离；A装置静止，B装置采用与上一次移动方向不同的朝向移动至B”点，惯性测量单元采集BB”点间的距离，无线测量单元采集AB”点间的距离；根据气压计采集的气压数据，判断A、B、B
’
、B”点是否在同一水平面，若在统一水平面，则分别以B、B
’
、B”为圆心，AB、AB
’
、AB”为半径画圆，三个圆交点即为点A的位置；若不在统一水平面，则分别以B、B
’
、B”为圆心，AB、AB
’
、AB”为半径画球，三个球的相交区域即为点A所在的位置。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术装置随身佩戴，无需预先部署定位基站，仅需两个定位装置即可相互协同定位，快速实现队员之间的室内外相对定位，因此提高了作战空间和时间的精确协同能力，增强了战斗力；本专利技术通过消息认证码、数字签名等方式实现敌我识别，一方面避免在黑暗条件、陌生地域巷战、室内外侦查搜索等场景造成误伤，降低误伤事故；另一方面，也利用定位信息对遇险队员进行搜救。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0020]图1是本专利技术装置的系统图；图2是实施例中两点定位方法的示意图；图3是实施例中两点定位法在实际应用中利用外围环境辅助定位的示意图。
具体实施方式
[0021]为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。
[0022]本专利技术实施例提供一种战术定位装置，如图1所示，包括：无线通信单元、无线测距单元、IMU惯性测量单元、三轴磁罗盘、气压计、处理器、显示单元、操作单元、安全运算单元、IO接口和电源部分组成。
[0023]将定位装置标记为节点，各节点之间以自组网模式进行通信。无线通信单元用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种战术定位装置，其特征在于，包括：无线通信单元、无线测距单元、IMU惯性测量单元、三轴磁罗盘、气压计、处理器、显示单元、安全运算单元；所述战术定位装置之间采用自组网模式通信，所述无线通信单元用于构建无线自组网并实现各个所述战术定位装置间的无线数据通信；所述无线测距单元用于测量各个所述战术定位装置，即不同佩戴人之间的距离，所述处理器根据不同佩戴人之间的距离确定位置关系；所述IMU惯性测量单元包括三轴加速度计和三轴陀螺仪，用于检测佩戴人的位姿；所述三轴磁罗盘用于检测佩戴人正面所面向的方向，即朝向；所述气压计用于采集大气压力值，并且含有温度检测电路，能够采集当前环境的温度；所述处理器对气压计采集到的大气压力值及当前环境温度进行温度补偿，并通过气压－高度公式计算得到当前环境气压高度值；所述安全运算单元用于不同所述战术定位装置之间信息的认证、加密；所述显示单元用于显示佩戴人定位信息、位姿、朝向、指挥命令、敌我识别认证信息。2.一种战术定位装置的工作方法，适用于权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新猛，孙春辉，李冬静，
申请(专利权)人：南京森林警察学院，
类型：发明
国别省市：