一种集群定位指挥系统

摘要

本发明公开了一种集群定位指挥系统，包括：人员体征感知装置（24）、人员携带装置（25）和指挥装置（26）。人员体征感知装置（24）与人员携带装置（25）双向连接，人员携带装置（25）与指挥装置（26）双向连接。集群定位指挥系统工作前，首先对人员携带装置（25）进行编号区分，每个人员携带装置（25）的编号唯一；集群定位指挥系统工作时，人员体征感知装置（24）和人员携带装置（25）通过体征感知端蓝牙电路与人员携带端蓝牙电路进行自动匹配。本发明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，在有卫星的状态下以卫星结合地图匹配的方式进行定位，解决了人员集体行动时人员定位、状态监测和指挥的问题。

主权项

一种集群定位指挥系统，其特征在于包括：人员体征感知装置（24）、人员携带装置（25）和指挥装置（26）；其中人员体征感知装置（24）包括：心率传感器（1）、血氧含量传感器（2）、体征感知端蓝牙电路（3）和体征感知端电源（4）；人员携带装置（25）包括：三轴陀螺（5）、三轴加速度传感器（6）、气压传感器（7）、卫星电路（8）、人员携带端蓝牙电路（9）、ZigBee无线传感器（10）、人员携带端4G电路（11）、声光报警器（12）、温湿度传感器（13）、摄像头（14）、语音通讯电路（15）、无线数传通讯电路（16）、防护投影眼镜（17）、核心处理电路（18）和人员携带端电源（19）；指挥装置（26）包括：指挥端蓝牙电路（20）、指挥端无线数传通讯电路（21）、指挥端4G电路（22）和指挥平台（23）；人员体征感知装置（24）与人员携带装置（25）双向连接，人员携带装置（25）与指挥装置（26）双向连接；人员体征感知装置（24）中，心率传感器（1）的输出端与体征感知端蓝牙电路（3）的输入端通过导线连接，血氧含量传感器（2）的输出端与体征感知端蓝牙电路（3）的输入端通过导线连接，体征感知端电源（4）与体征感知端蓝牙电路（3）的供电接口通过导线连接；人员携带装置（25）中，三轴陀螺（5）、三轴加速度传感器（6）、气压传感器（7）、卫星电路（8）、人员携带端蓝牙电路（9）、ZigBee无线传感器（10）、人员携带端4G电路（11）、声光报警器（12）、温湿度传感器（13）、摄像头（14）、语音通讯电路（15）、无线数传通讯电路（16）、防护投影眼镜（17）分别与核心处理电路（18）双向连接，人员携带端电源（19）的对外供电接口与核心处理电路（18）的供电输入端接口连接；指挥装置（26）中，指挥端蓝牙电路（20）、指挥端无线数传通讯电路（21）和指挥端4G电路（22）分别与指挥平台（23）双向连接；集群定位指挥系统工作前，首先对人员携带装置（25）进行编号区分，每个人员携带装置（25）的编号唯一；集群定位指挥系统工作时，人员体征感知装置（24）和人员携带装置（25）通过体征感知端蓝牙电路（3）与人员携带端蓝牙电路（9）进行自动匹配；匹配完成后，人员体征感知装置（24）的心率传感器（1）和血氧含量传感器（2）将感知到的人体心率和血氧含量发送给体征感知端蓝牙电路（3），体征感知端蓝牙电路（3）将心率和血氧含量信息编码后发送给对应的人员携带装置（25）；人员携带端蓝牙电路（9）接收到心率和血氧含量信息后，将信息发送给核心处理电路（18）；同时，核心处理电路（18）分别采集三轴陀螺（5）、三轴加速度传感器（6）、气压传感器（7）、卫星电路（8）、人员携带端蓝牙电路（9）、声光报警器（12）、温湿度传感器（13）、摄像头（14）的数据，并进行编码处理；编码处理完成后，核心处理电路（18）检测人员携带端4G电路（11）和无线数传通讯电路（16）的状态，当人员携带端4G电路（11）通讯状态正常时，核心处理电路（18）通过人员携带端4G电路（11）将处理后数据及人员携带装置（25）编号一并传送给指挥装置（26）；当人员携带端4G电路（11）通讯状态异常时，无线数传通讯电路（16）将处理后的数据及人员携带装置（25）编号一并传送给指挥装置（26）；指挥装置（26）接收到人员携带装置（25）传输的数据后，进行数据处理；在卫星电路（8）状态正常的情况下，指挥装置（26）调用自身地图数据库信息，结合卫星电路（8）的位置信息和气压传感器（7）的高度信息进行地图匹配，将携带端的位置标识在地图上；指挥装置（26）通过解算三轴陀螺（5）和三轴加速度传感器（6）的数据并结合人体运动模态分析，推算出人员的运动状态信息，包括：行走、上楼、下楼、卧倒、停止；同时，指挥装置（26）将人员携带装置（25）的编号、温湿度传感器（13）信息、心率和血氧含量信息、运动状态信息作为人员的状态信息进行显示；在进行数据及状态显示的同时，指挥装置（26）依据卫星电路（8）数据结合三轴陀螺（5）和三轴加速度传感器（6）误差模型，对三轴陀螺（5）和三轴加速度传感器（6）的误差进行估计，进而修正三轴陀螺（5）和三轴加速度传感器（6）的误差；人员在行进中，指挥装置（26）定时接收到人员携带装置（25）传输的数据，并不断更新人员的位置和状态信息，同时修正三轴陀螺（5）和三轴加速度传感器（6）的误差；人员在行进中，若人员携带装置（25）的卫星电路（8）接收到的卫星无法定位，则ZigBee无线传感器（10）向外发送信标信号，周围人员携带的ZigBee无线传感器（10）接收到信标信号后，获取定位信标信号的功率值，并将功率值和对应人员携带装置（25）的编号返回给人员携带装置（25）；人员携带装置（25）接收到外部发送来的功率值和编号后，核心处理电路（18）分别采集外部发送来的功率值和编号，以及三轴陀螺（5）、三轴加速度传感器（6）、气压传感器（7）、卫星电路（8）、人员携带端蓝牙电路（9）、声光报警器（12）、温湿度传感器（13）、摄像头（14）的数据，并进行编码处理；编码处理完成后，核心处理电路（18）检测人员携带端4G电路（11）和无线数传通讯电路（16）的状态，当人员携带端4G电路（11）通讯状态正常时，核心处理电路（18）则通过人员携带端4G电路（11）将处理后数据及人员携带装置（25）编号一并传送给指挥装置（26），当人员携带端4G电路（11）通讯状态异常时，无线数传通讯电路（16）将处理后的数据及人员携带装置（25）编号一并传送给指挥装置（26）；指挥装置（26）依据之前使用的地图数据库信息和上一时刻人员位置，结合三轴陀螺（5）、三轴加速度传感器（6）信息和气压传感器（7）的高度信息进行航位推算及RSSI场强定位方法对人员携带装置（25）进行地图匹配定位，将人员携带装置（25）的位置标识在地图上；同时，指挥装置（26）将人员携带装置（25）编号、温湿度传感器（13）信息、心率和血氧含量信息作为人员的状态信息进行显示；人员进入楼宇时，指挥装置（26）在自身地图数据库中查找定位所要进入的楼宇的位置并调用楼宇的三维模型，在指挥装置（26）的界面上呈现楼宇的三维模型，建立楼层结构，画出安全通道、行走通道、标记消防设备以及功能区域，然后指挥装置（26）结合三轴陀螺（5）、三轴加速度传感器（6）信息和气压传感器（7）的高度信息进行航位推算及RSSI场强定位方法开展楼宇地图匹配，将携带端的位置标识在具体的楼层地图上；当指挥装置（26）在自身地图数据库中没有所要进入楼宇的三维模型，则指挥装置（26）根据楼宇的长、宽、高信息，快速建立楼宇的简易三维模型，然后指挥装置（26）结合三轴陀螺（5）和三轴加速度传感器（6）信息和气压传感器（7）的高度信息进行航位推算及RSSI场强定位方法开展楼宇地图匹配，将携带端的位置标识在具体的楼层地图上，同时根据人员的轨迹逐步完善楼梯位置；同时，指挥装置（26）将人员携带装置（25）编号、温湿度传感器（13）信息、心率和血氧含量信息作为人员的状态信息进行显示；当人员面对难以解决的状况时，人员携带装置（25）手动发出报警信息；当人员出现意外情况时，人员携带装置（25）自动发出报警信息，同时人员携带装置（25）启动声光报警器（12），声音和闪光会持续进行直至人员主动关闭声光报警器（12）；指挥装置（26）通过人员编号确定具体的报警人员及位置，并通过语音通讯电路（15）和报警人员进行确认；指挥装置（26）通过语音引导指挥地图上与报警人员较为接近的其他人员靠近报警人员，直至进行有效救助；指挥装置（26）能够选择性的呈现报警人员的运动轨迹，以利于救助后的返回；在指挥人员需要获取人员携带装置（25）周围的实际环境时，指挥装置（26）向人员携带装置（25）发送环境获取命令，人员携带装置（25）启动摄像头（14）工作，并通过语音通讯的方式使人员携带装置（25）将摄像头（14）对准特定位置，图像通过人员携带端4G电路（11）或无线数传通讯电路（16）传送给指挥装置（26）；同时指挥装置（26）远程控制摄像头（14），将摄像头（14）更改为摄像模式，并调节摄像头（14）的焦距，以便于详细观察人员携带装置（25）周围的环境；图像通过人员携带端4G电路（11）或无线数传通讯电路（16）传送给指挥装置（26），以供指挥人员决策。