[发明专利]一种基于惯性测量元件的三维定位系统

说明书

本发明为一种基于惯性测量元件的三维定位系统，该系统包括数据采集终端与服务器端；所述数据采集终端包括传感器模块、第一微控制器、第一无线模块，所述第一微控制器的输入端连接传感器模块，第一微控制器的输出端连接第一无线模块，传感器模块、第一微控制器、第一无线模块集成在一起，数据采集终端固定在行人腰部；所述服务器端包括第二无线模块、第二微控制器、PC机，所述第二微控制器的输入端通过第二无线模块与数据采集终端的第一无线模块连接，第二微控制器的输出端连接PC机；所述传感器模块包括9轴惯性传感器模块和气压传感器模块。该系统能实时检测位于建筑物内消防员的运动状态，实现对消防员的三维定位。

技术领域

本发明所属三维定位技术领域，具体涉及一种基于惯性测量元件的三维定位系统。

背景技术

随着经济建设高速发展，城市规模不断扩大，社会财富大量积累，城市火灾、突发灾害事故等发生几率逐年增高，各类灾害对人类社会所造成的危害愈发触目惊心。

现代城市火灾与突发灾害事故的特点表现在：一是：连锁性增强，一旦发生灾害，很容易出现连锁灾害或衍生灾害，形成大型、恶性火灾或重大灾害事故；二是：易燃易爆材料较多，火灾蔓延速度极快，过火面积迅速扩大，灾害事故殃及面多且广，指挥决策失误或者扑救不及时，在很短时间就可能酿成无法估量的生命和财产损失，还可能造成严重的环境污染和人们的负面心理效应，直接影响社会安定和经济发展，造成重大经济损失和较大政治影响。三是：灾害突发地点建筑布局复杂，楼宇结构不清楚，对消防部队的现场指挥和消防人员定位等方面都是新的巨大的考验，现场应急指挥通信保障能力及对灾害地点建筑格局和楼宇结构的了解能力等在这样的情况下暴露出明显的不足。

因而，针对城市火灾与突发灾害事故的灭火救援力量的调度、指挥、部署、增援、协同作战等都提出了新的更高的要求。根据城市火灾与突发灾害事故的特点，研制新型的消防员室内定位系统，是消防救援力量调度指挥的基础，也是保障消防人员安全的硬件基础，具有重要的经济价值和社会价值。

目前已有的三维定位系统大致可以分为以下几类：

(1)基于无线信号发射设备的WiFi，RFID定位方式。这一类定位方式，主要通过接收WiFi，RFID发射的无线信号进行定位。但是由于火场环境的不确定性很高，无法提前布置无线信号发射设备，所以这一类定位方式无法应用于未知环境。

(2)基于惯性导航(MEMS惯性传感器)的定位方式。惯性传感器无法提供行人的高度信息，所以单纯的使用惯性传感器无法实现行人的三维定位，比如2015年苏菲(苏菲,金志刚,王柄鉴.基于惯性传感器的便携式消防员搜救系统[J].计算机应用研究,2015,32(12):3677-3681.)提出的基于惯性传感器的便携式消防员搜救系统，选用微陀螺仪、微加速度计集成传感器和单轴/双轴磁阻传感器对消防员的运动数据进行采集，用STM32F103RBT6微控制器处理数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于惯性测量元件的三维定位系统，其可以实时检测位于建筑物内消防员的运动状态，采集消防员的运动数据，结合行人航位推算方法和从传感器模块中采集的高度信息对消防员进行三维定位。

本发明的技术方案是：

一种基于惯性测量元件的三维定位系统，其特征在于该系统包括数据采集终端与服务器端；所述数据采集终端包括传感器模块、第一微控制器、第一无线模块，所述第一微控制器的输入端连接传感器模块，第一微控制器的输出端连接第一无线模块，传感器模块、第一微控制器、第一无线模块集成在一起，数据采集终端固定在行人腰部；所述服务器端包括第二无线模块、第二微控制器、PC机，所述第二微控制器的输入端通过第二无线模块与数据采集终端的第一无线模块连接，第二微控制器的输出端连接PC机；所述传感器模块包括9轴惯性传感器模块和带温度补偿的气压传感器模块，所述第一微控制器内加载有行人航位推算方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：