CN112162236A - 用于可移动物体的定位系统、用于定位物体的方法以及该定位系统的应用 - Google Patents

用于可移动物体的定位系统、用于定位物体的方法以及该定位系统的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112162236A
CN112162236A CN202010547535.6A CN202010547535A CN112162236A CN 112162236 A CN112162236 A CN 112162236A CN 202010547535 A CN202010547535 A CN 202010547535A CN 112162236 A CN112162236 A CN 112162236A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transponder
transmitter
movable object
reader
central unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010547535.6A
Other languages
English (en)
Inventor
海科·马提亚·诺曼
罗伯特·安德列·佐罗兹沃斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GFT GENERAL FIRETECH GmbH
Original Assignee
GFT GENERAL FIRETECH GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GFT GENERAL FIRETECH GmbH filed Critical GFT GENERAL FIRETECH GmbH
Publication of CN112162236A publication Critical patent/CN112162236A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/024—Guidance services
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0221—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K17/00—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations
    • G06K17/0022—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations arrangements or provisious for transferring data to distant stations, e.g. from a sensing device
    • G06K17/0029—Methods or arrangements for effecting co-operative working between equipments covered by two or more of main groups G06K1/00 - G06K15/00, e.g. automatic card files incorporating conveying and reading operations arrangements or provisious for transferring data to distant stations, e.g. from a sensing device the arrangement being specially adapted for wireless interrogation of grouped or bundled articles tagged with wireless record carriers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/68—Marker, boundary, call-sign, or like beacons transmitting signals not carrying directional information
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0244—Accuracy or reliability of position solution or of measurements contributing thereto
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/90—Services for handling of emergency or hazardous situations, e.g. earthquake and tsunami warning systems [ETWS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于在内部空间定位和/或监视至少一个可移动物体的定位系统，该定位系统包括位置固定布置的多个应答器和由至少一个可移动物体携带的至少一个读取/发送器以及至少一个中央单元。此外，本发明的主题还在于一种用于定位携带读取/发送器的可移动物体的方法，以及该定位系统在救援、爆炸、损坏、毒气警报、烟雾、运动和/或火灾场景中进行训练时的应用。

Description

用于可移动物体的定位系统、用于定位物体的方法以及该定 位系统的应用
技术领域
本发明涉及一种用于定位至少一个可移动物体的系统，该系统包括位置固定布置的多个应答器、由至少一个可移动物体携带的至少一个读取/发送器和至少一个中央单元。本发明还包括一种用于定位至少一个可移动物体的方法，以及该定位系统在救援、爆炸、损坏、毒气警报、烟雾、运动和/或火灾场景的训练中的应用。根据一个实施方式，定位系统还包括对各个可移动物体的性能参数和生命参数的检测和评估。
背景技术
目前已知的大量火灾、消防、操作和紧急情况的训练设施中使用了各种各样的火灾训练场景和其他训练场景。这些场景构成了训练设施的实际核心，显示出例如着火的独立式住宅、高层建筑、工业设施、飞机、仓库、船舶、石化设施或矿山。训练场景可以显示火灾和烟雾场景、爆炸、灭火、救援、修理、拘捕、解除武装、解放或听觉场景和/或视觉场景。例如火灾、爆燃、爆炸、泄漏、危险品场景、阴燃、烟雾墙、毒气事故、洪水场景、受害者(包括要解救的受试者或木偶)的尖叫声、要解除武装的绑架者或崩塌的场景(例如崩塌的建筑物部分)或受损电缆上的闪光。然而，它们也可以塑造或显示部署了救援人员的其他情况或其视角。场景也可以是上述方面的组合。
已知的训练设施的缺点在于，通常不能或仅能以不够精确的方式来确定受试者的地点或位置，特别是在内部空间中的地点或位置。
已知的训练设施通常仅显示受试者或指导者位于何处，而不显示那里有哪个受试者或指导者。因此，通常不可能在多个受试者之间或者在受试者和任何指导者之间进行区分。然而需要这种区分，因为在烟雾场景中，例如消防员经常出于训练目的而要处理的场景，第三方很难从外部看到该空间，因此在场景中很难或者只能不够直观地判断或者监控受试者的确切位置、训练表现或生命机能。
在迄今已知的训练设施中，例如通过嵌入地板或位于地板上的压力板对受试者进行定位，这些压力板可以通过机械方式例如通过受试者触摸或踩踏来操作，并将信号传输到中央单元，该信号可以代表受试者的空间状况和位置。通过操纵压力板，随后可在中央评估单元可视化显示受试者当前的位置。具有机械压力板的已知训练设施的缺点在于，压力板通常仅具有较短的寿命或易于受到污染。一方面，这是由于在某些使用重型设备的火灾或烟雾场景、其中还可能使用灭火的水或泡沫的极端恶劣条件以及机械磨损和热量所造成的。另外，修理或更换机械压力板对于这种训练设施的操作者而言增加了工作量。其可靠性也不是特别高，因为污物、水或热量在训练过程中也会损害其功能，从而导致单个压力板的突然脱落可能损害训练的持续性，特别是受试者的安全。另外，由于每个受监控的空间单元都需要与评估/显示的点进行线路连接，因此常规的训练设施例如由于压力板以及由于光栅或接近传感器产生大量的缆线消耗。这也适用于总线系统，因为必须将其线路至少环回至所有检测到的传感器。
同样地，如果要精确地进行定位，则在这种类型的常规训练设施中受试者的定位成本很高，因为只有使用大量这样的机械压力板、光栅或接近传感器才能获得准确的位置，并且始终存在这些设备中的某个不被触发或被跳过或被绕过的风险。
如果必须蓄意地激活和触发压力板，则不会出现逼真的训练场景，即使在实际的训练场景提供例如不沿压力板导向的一种可选的更明智的路线的情况下。这些训练设施的另一个缺点是无法确定哪个受试者位于哪个位置。使用机械压力板只能确定一个受试者是否在某个位置，而不能确定是哪个受试者。通常也不可能在单纯定位之外使用这种系统，尤其是在采集、评估、修改和/或测量训练任务和生命机能等方面。
发明目的
因此，本发明的目的是提供一种用于内部空间的定位系统(在下文中也称为“系统”或“用于定位的系统”)，该定位系统即使在内部空间也能确保良好的定位精度和可靠性，还坚固、耐磨且易于安装、价格低廉，并且即使在恶劣的条件下(例如在有烟、火或水、天黑或可见度受到强大限制时)也可操作。
此外，利用根据本发明的系统应该可以同时定位多个可移动物体并确定哪个可移动物体在哪个位置(明确的标识)。另外，根据本发明的系统应该是灵活和可扩展的，以便承担额外的监控和评估功能并为此与中央单元进行通信。
发明内容
根据本发明，其目的通过独立权利要求的主题来实现。优选的实施方式是从属权利要求的主题或在下文中描述。
一种用于内部空间中的至少一个可移动物体的定位系统，至少包括：
—位置固定地布置在内部空间的至少两个应答器，优选地为至少四个应答器，优选地在内部空间中位置固定地分布有多个应答器(例如20个以上)；
—至少一个读取/发送器，其中读取/发送器设计为布置在可移动物体上并由其携带，优选地多个可移动物体分别具有读取/发送器；
—至少一个中央单元，其中该中央单元优选地为控制和调节空间的一部分，指导者在该其中监视并在必要时控制训练；
其中，读取/发送器设计为在其接近相应的应答器至一定距离时，从相应的应答器无线读取包括相应的应答器的标识的第一信息，并且将包括相应的应答器的标识的各个第一信息或第一信息的评估结果发送至中央单元，以及
中央单元设计为从相应的读取/发送器接收信息，以便以内部空间的图形表达显示可移动物体的位置。
借助于根据本发明的定位系统，可在内部空间定位可移动物体，并且借助于中央单元，可以位置精确地以内部空间表达的方式显示可移动物体。
其中，应答器位置固定地安装在内部空间的已知位置，读取/发送器位于可移动物体上并由其携带。应答器通过诸如电波等无线电通讯之类的无线通信连接与读取/发送器进行通信。读取/发送器读取位于一定距离内的应答器的ID，并通过另一个无线通信连接将信息或关于此信息的评估发送至中央单元。
如果需要的话，该距离能够作为阈值在接收到太多的应答器ID时动态减小；或者在接收到太少的应答器ID时增加。
标识(ID)分别是唯一标识。标识的性质是任意的，只要它是明确的(对于所使用的应答器只使用一次)，并且可以是例如序列号或仅仅为位置。
发明详述
内部空间例如为房屋(包括高层楼房)、大厅(包括仓库或生产大厅)、交通工具(例如船舶、潜艇、火车或飞机)、储罐、工业/生产设施或石化设施或包括隧道(或仅其中一部分)的矿井。
设置有应答器的内部空间显示为训练装置。就内部空间包括以位置固定方式布置的应答器而言，该内部空间是训练装置的一部分。内部空间可以是真实的内部空间，也可以是为训练的目的而仿制的内部空间，例如多层呼吸防护迷宫(如果适用)或带有可移动壁或通道的训练室。训练装置应例如在部署救援人员或出现其他紧急救援人员时可以显示出出现的场景或其各个方面。
根据可移动物体的特定位置，特别是根据相对于中央单元的位置，可以在内部空间手动或自动触发某些场景，例如烟雾、尖叫声或火灾、爆炸、泄漏。然后，场景可以触发某种训练行为，例如救援、灭火或激活或使用防护设备(例如防护服或呼吸器)。
训练装置可以例如用于培训急救人员、消防员、护理人员、警察、军队、特种干预部队或边防警卫。因此，其例如是失火、消防、烟雾、损坏、操作和紧急情况的训练装置。
例如在DE102014118928A1中描述了一种训练装置。例如，在训练装置中可以模拟产生浓烟的内部空间火灾。在训练装置中可以布置一个或多个障碍物或训练器材。障碍物和训练器材可以是例如桌子、椅子、橱柜等。优选地，训练装置通常由例如通过门相互连通的多个房间组成。另外，作为内部空间的一部分，相互叠加的房间可以通过楼梯或梯子相互连接。应答器位于训练装置中精确定义的位置。
根据另一实施方式，训练装置是所谓的呼吸防护迷宫、呼吸防护训练设施(例如根据DIN 14093)或SCBA训练馆。这样的设施通常需要将可移动物体精确地定位在一个空间单元(例如1m×1m)上以及相互叠加的多个平面中。
通常的训练场景是例如使用呼吸防护装置、巡查和定向被遮蔽并设置有障碍的物体、寻找冒烟和被遮蔽的物体、身体负重(例如在狭窄的空间中快速行走和搬运货物)、巡查和攀爬障碍物(例如梯子)、进入容器和狭窄的竖井、噪音、将设备和救援物放置到位、在无光的情况下执行技术/手工工作、自我保护、搬运被污染的物体以及穿着防护服。
在一个实施方式中，应答器是所谓的RFID应答器或称为RFID标签(RFID＝射频识别)，特别是无源RFID应答器。
对于有源应答器，能量通常由内置电池或等效能源提供。有源应答器一旦打开，也可以连续发送其ID。
优选使用的无源应答器由读取/发送器的信号或电磁场能量供给能量，并且仅在触发后才通过读取/发送器发送其ID。在使用无源应答器时，其由读取/发送器通过由读取/发送器发出的电磁场触发。为此，优选地，电磁场具有可调节的范围，以便根据该范围触发RFID应答器。然后，在通信过程中，通过天线吸收的能量用作应答器微芯片的电源。应答器中触发的微芯片接收并解码读取/发送器发送的指令。因此，应答器传输其“唯一ID”，也称为标识或ID。读取器请求的其他的和附加的信息也可以发送。
按照类型，RFID应答器例如在以下范围内工作：125kHz、134kHz、250kHz、375kHz、500kHz、625kHz、750kHz、875kHz的长波，13.56MHz的短波(HF)，865–869MHz或950MHz的UHF，或者2.45GHz和5.8GHz的SHF。
优选地，应答器安装在地板上，尤其是在显示呼吸防护训练设施或呼吸迷宫的内部空间。如果内部空间是多层的，这样的布置是有优点的，因为应答器随后同时充当地板应答器和天花板应答器。读取/发送器会收到一个关于应答器ID距离的通常可调节的阈值。通过增加内部空间应答器密度，可以提高定位的准确性。因此，例如在内部空间大约16平方米的表面上使用2-10个应答器，优选地，使用3-8个应答器。
根据另一实施方式，内部空间划分成多个分块，例如网格正方形和/或矩形，特别优选地，分块的尺寸分别例如为0.8至2平方米，其中在每个分块中各布置1至5个应答器，特别地布置2至5个应答器。
若是矩形或正方形表面，则可以将应答器大约布置在中间和每个角落中。然后，相邻的分块可以共享角落中的应答器。
特别优选地，应答器嵌入地板或地板附近的壁中。
读取/发送器位于要定位的可移动物体上并由其携带。
读取/发送器借助于第一无线通信连接(例如借助于无线电波)读取应答器的ID。对于无源应答器，读取/发送器发出电磁波以触发如下应答器，然后应答器发送其ID。
读取/发送器借助于第二无线通信连接通信连接至中央单元。用于读取/发送器与中央单元通信的可能的无线通信连接还包括蓝牙、WiFi、移动电话网络，例如GSM、UMTS、LTE、4G和/或5G或DECT或ZigBee。优选地，读取/发送器经由WiFi连接与中央单元通信。
根据优选的实施方式，读取/发送器具有至少一个其他传感器。合适的有例如位置传感器、磁场传感器、加速度传感器、用于生命功能(例如心跳、呼吸和/或血压)的传感器或用于环境参数(例如气压、氧气含量、温度或有害气体)的传感器。读取/发送器还可以同时包含多个其他传感器。带有位置传感器和/或磁场传感器和/或加速度传感器的读取/发送器是可以考虑的。
其他传感器还可以采集由可移动物体携带的训练设备，例如呼吸设备或要寻找或要抢救的假人的参数。
尤其对于智能手机已知的是，位置传感器的示例是陀螺仪，利用该陀螺仪采集读取/发送器在空间中(例如旋转运动)的方向变化。由于读取/发送器牢固地附着在可移动物体上，因此可以同时确定可移动物体的姿态，例如训练者是俯卧还是仰卧，俯卧撑式还是直立。
在另一个实施方式中，读取/发送器可以包括磁场传感器。例如，利用该磁场传感器可以确定天空的方向。在另一个实施方式中，读取/发送器还具有加速度传感器。这可用于确定可移动物体的可能速度，至少确定行进方向。
应答器还可以读出信号强度，这是应答器与读取/发送器之间距离的近似度量。还可以测量从发送信号到返回信号到达之间的时间。在另一种方法中，读取器的普通无线电信号还附加有周期性重复的定位信号。该信号很微弱，以致应答器无法检测到。因此应答器对实际无线电信号的响应保持不变，并且照常发送读取的数据。尽管如此，RFID应答器仍会反射回部分定位信号。通过累加时间重复信号提供了一种允许可靠地将读取器中的这种微弱响应与随机噪声区分开的方法。如果可以在RFID应答器的响应中读出定位信号的模式，则可以计算信号的传输时间以及距离。
这里范围取决于两个因素。由于必须通过无线电信号为无源RFID应答器提供能量，因此相应地限制了可能的距离。商业无源RFID应答器可以在最远大约十二米远的地方被检测到。
如果确定了发送/读取方向，则也可以由此得出读取器最有可能位于应答器响应空间的哪个位置。还可以根据需要(也可以动态地，即例如使用软件)降低读取/发送器的读取灵敏度(从而减少ID的首次读取距离)和/或读取/发送器到应答器的传输强度(从而减少首次触发的距离)。在仍接收到信号的情况下，可以推断到应答器的距离，例如借助于校准曲线：在一定距离刚好仍可以接收的发射功率。
根据特定的应用，例如通过屏蔽RFID应答器，用附近的金属抑制应答器，故意减小读取器或应答器的发射功率或任何干扰信号，RFID应答器的无线电信号范围可以减小到大约一米，甚至只有50厘米。这也取决于使用的频率。这样所谓的UHF应答器与相应的读取器一起具有相对较大的范围。
在另一实施方式中，至少一个应答器位于内部空间的训练器材的内部，并且必须由可移动物体例如“打开”或触发。例如，可以将应答器放置在橱柜中，该橱柜作为训练器材位于内部空间中。在这种构造中，可以期望可移动物体打开橱柜的门。在以下情况下，将实施对可移动物体是否已打开柜门的检查：当可移动物体打开柜门或以其他类似的方式机械地或机电地移除应答器与读取器之间的无线电技术屏障时，在位于柜子中的应答器由读取/发送器在无线电技术上可访问或有能量加载并且无线电信号此时会被发送回读取/发送器。诸如切换之类的运动也可以利用根据本发明的系统来检测。例如，应答器也可通过开关切换或类似方式触发和/或通过无线电技术可访问/可读。
应答器也可以容纳在假人中。然后由于读取/发送器沿着可移动物体的移动路径接收到了应答器ID，因此可以利用应答器的标识来确定假人正在与可移动物体一起移动。
读取/发送器几乎同时与多个应答器通信，并从中读取它们的标识，以便将标识发送至中央单元。为了确定可移动物体的位置，几乎同时读取哪些标识是重要信息。
在另一个实施方式中，读取/发送器具有其自己的设备专用标识(第三信息)。在该实施方式中，有可能从读取/发送器发送至中央单元的信息使中央单元能够确定哪个读取/发送器发送了信息。优选地，读取/发送器也具有标识。然后中央单元可以基于预先进行的分配识别可移动物体的位置及其标识。另外，在该实施方式中，还有可能多个可移动物体同时或在不同时间处在内部空间中，并且被定位和识别。
根据一个实施方式，读取/发送器可以作为手持设备移动并且可以例如穿戴在身上，例如位于胸前的口袋里、皮带或头盔上、呼吸器上等。读取/发送器至少有一个正面和一个背面，根据本发明，读取/发送器位于可移动物体上。
根据一个实施方式，“顺向(antegrad)”读取ID或触发应答器以接收应答器的ID，意即沿移动或流动的正常方向向前，而“逆向(retrograd)”意即向后；与正常的移动或流动方向相反，不触发和/或不读取。在该实施方式中，仅读取位于可移动物体前面的应答器ID。结果识别出可移动物体的方向及其移动方向(至少在向前移动时)。
读取/发送器也可能仅逆向读取或触发各个应答器，因此只能读取位于可移动物体后面的应答器ID。
根据另一优选实施方式，读取/发送器“顺向”和“逆向”读取应答器ID，并且将其与是否“顺向”和“逆向”读取的分配转发给中央单元。这使得不仅可以定位可移动物体，而且可以确定其在空间中的方向。在该实施方式中，例如可以确定消防员是平躺还是爬行或匍匐前进。
优选地，这也可以通过包括上述加速度、位置和磁场传感器来完成。
根据一个实施方式，由中央单元对接收到的信息进行空间评估。另一方面，定位情报也可以位于读取/发送器本身中，然后读取/发送器将其ID与读取/发送器位置的定位坐标一起传递。根据该实施方式，内部空间以及应答器的几何坐标可以存储在读取/发送器上。在该实施方式中，应答器的标识传输到读取/发送器，其中读取/发送器自己确定位置，然后将其发送至中央单元。
在优选的实施方式中，中央单元(特别是计算机)处理由读取/发送器传输的信息。空间或训练装置的基本几何形状存储在中央单元中。此外，还存储了位于空间或内部空间中的位置固定布置的应答器的坐标和序列号。在一个实施方式中，中央单元能够使用计算机程序或软件将从读取/发送器接收的数据可视化(优选地以3D演示)。
在另一实施方式中，内部空间和应答器的几何坐标存储在读取/发送器上，中央单元主要用于可视化可移动物体，优选地以3D表达演示。
在一个实施方式中，该系统能够用于执行所谓的可信性检查，以便对可移动物体的位置确定进行检查。为此目的，基于该路程的最大可能速度检查可移动物体是否可以在时间t1从一个位置移动到时间t2的第二位置。在此确定各可移动物体在确定时间内已经走过的特定距离是否可信。如果这不可信，则拒绝并重新确定该确定的第二位置。可信性检查由中央单元或读取/发送器执行，优选地由中央单元执行。
读取/发送器放置在可移动物体上。该可移动物体可以是例如救援犬或遥控机器人，例如警察在拆弹时所使用的机器人。人类(例如消防员)也可以代表可移动物体。
下面以无源应答器为例更准确地描述根据本发明的定位系统的功能。
位于可移动物体上的读取/发送器发出例如无线电波，其在可移动物体穿过或进入内部空间或训练装置时对固定在内部空间或训练装置中的应答器(例如无源RFID应答器)产生响应或与其通信。以这种方式在应答器或RFID应答器中触发的微芯片对读取/发送器发送的指令进行解码。应答器因此将其ID传输到读取/发送器。
与中央单元通信连接的读取/发送器发送从应答器接收的信息(例如ID)、必要时还有应答器的坐标和/或过程相关的参数至中央单元。中央单元可以根据传输于其的信息来确定信息来自哪个应答器。另外，优选地，中央单元可以确定信息来自哪个读取/发送器。因此，可以在内部空间中相对于该位置同时确定多个可移动物体的位置并记录其他参数，这些可移动物体分别具有至少一个自己的读取/发送器。
因此，中央单元能够将由读取/发送器传输的信息分配给位置固定的应答器。
在另一实施方式中，读取/发送器还具有用于全球卫星导航系统(GNSS＝全球导航卫星系统)的传感器。这还包括NAVSTAR GPS、GLONASS、伽利略和北斗。借助全球卫星导航系统的传感器，甚至可以从内部空间的外部定位可移动物体。以此方式，不仅可以在内部空间还可以在地域中定位可移动物体。这样可以设计具有例如不直接互连的多个内部空间的路线。
在另一实施方式中，根据本发明的系统还可以设计为执行或监视一个或多个内部空间中的多个不同的可移动物体的竞赛。例如，能够采集、监视和记录单个或多个可移动物体的一定表现，例如空间和/或时间相关的目标或任务的完成。为此，优选地，读取/发送器接收关于各自表现的附加信息，例如由特定应答器执行的任务。例如，这可以是关于在火灾场景中可能的“灭火器检测”的信息，或者例如操纵开关、到达或救援或复苏的训练假人(仿真人)等。为此，在该实施方式中，优选地，具有已经提到的传感器的读取/发送器，该传感器从例如消防员处采集存活的可移动物体的例如心跳、血压、氧饱和度、呼吸频率等，并传输从其他外部训练器材采集的表现数据，并将其分配至可移动物体或将位置以及与此相关的信息分配至可移动物体。以这种方式，利用根据本发明的定位系统，可以确定和量化例如消防员的解决的任务、训练结果或技能。例如，根据本发明的定位系统可用于确定哪个可移动物体例如可以更快地通过训练设施，或者更快或更慢地解决训练设施中可能的任务，或者提供的任务是否已全部或完全解决。
在另一个实施方式中，可以将其他定位系统—例如基于卫星的定位系统—与根据本发明的系统相结合。例如，可以通过具有室内和室外区域或多个内部空间的复杂设施来实现定位和评估系统。这可以例如用于采集受试者/参与者的位置和/或表现，这些信息可以存在于针对应急人员、安全人员、特殊人员和/或救援人员，例如内部空间和户外地形中的紧急情况、极端情况、灾难和/或损坏场景的模拟应用的训练、竞赛和/或测试场景中。
此外，本发明包括一种用于在至少一个内部空间中定位和/或评估至少一个可移动物体的方法。
在第一实施方式中，根据本发明的用于在至少一个内部空间中定位和/或评估至少一个可移动物体的方法至少包括以下步骤：
—引入并移动至少一个可移动物体，优选地，多个可移动物体；在内部空间中各携带至少一个读取/发送器，内部空间包括至少两个位置固定地布置的，优选地包括至少四个位置固定地布置的应答器，优选地包括多个应答器；
—如果读取/发送器接近相应的应答器，由读取/发送器读取应答器的标识作为第一信息，
—通过无线通信连接发送至少第一信息至中央单元；以及
—通过中央单元根据接收到的第一信息图形表达内部空间的可移动物体。
如果安装了无源应答器：
—通过至少一个读取/发送器借助于无线通信连接触发至少一个应答器，其中该触发包括应答器标识的传输，其中读取/发送器布置在可移动物体上；
—应答器响应读取/发送器并传输第一信息，包括应答器的标识，以及
—向中央单元传输包括触发的应答器的标识的第一信息或对第一信息的评估。
下文中更详细地描述根据本发明的用于在至少一个内部空间中定位和/或评估至少一个可移动物体的方法，其中使用无源应答器。
在第一实施方式中，在内部空间中的位置固定地布置有至少两个应答器，优选地，布置有至少四个应答器。其中应答器的精确位置是已知，优选地，采用RFID应答器。作为另一步骤，将至少一个可移动物体引入内部空间。其中读取/发送器布置在可移动物体上。当可移动物体进入内部空间时，可以借助于读取/发送器的无线电波触发以位置固定方式布置在内部空间中的应答器。在此仅触发(或接触)处于读取/发送器发射的无线电波范围内的应答器。以这种方式触发的应答器将相应应答器的第一信息传输回读取/发送器。第一信息至少包括触发的应答器的标识。由读取/发送器接收的第一信息在其他步骤中传输到中央单元。
在一个实施方式中，在中央单元中存储了内部空间的基本几何形状和位置固定布置的应答器的精确位置，中央单元对接收的第一信息进行处理并借助于计算机程序或软件以图形表达。在另一实施方式中，位置固定布置的应答器的位置的信息存储在读取/发送器上。在该实施方式中，可以在读取/发送器中查明可移动物体的位置，并将其直接传输到中央单元。
在根据本发明的方法的第二优选实施方式中，读取/发送器仅沿两个优选的相反方向接收应答器的ID，特别优选地为顺向和逆向。因此，读取/发送器仅查询位于可移动物体之前或之后的应答器。因此，可以进一步提高根据本发明的方法的定位精度。因而也可以用于确定可移动物体所指向的空间方向。
根据另一实施方式，读取/发送器具有位置传感器。例如，它可以精确地确定可移动物体是站立还是例如跪着或匍匐向前移动。例如，在多层内部空间中，例如可以是多层迷宫，还可以确定可移动物体是直立、躺卧还是例如爬行。例如，可移动物体(例如消防员)有可能肚子向上平躺穿过迷宫内的较窄通道。在另一实施方式中，至少一个消防员可能跑过一个完整的路线，该路线包括不同的不必彼此连接的多个内部空间，其中内部空间之间的定位通过卫星定位来实现。
将根据本发明的定位和评估系统及其方法与先前已知的定位系统进行比较，例如在训练装置中使用时具备很大的优势，另外，因为其耐损耗并且几乎不需要安装，因此大大降低了训练设施运营者的经济负担。
此外，根据本发明的系统的定位精度高于传统的定位系统，并且再者，可以清楚识别并精确定位可移动物体。
根据一个实施方式，可移动物体在第一次“穿越”(示教模式)期间探索内部空间，并且由此分别针对可移动物体在内部空间的每个可能位置读取可接收的应答器ID。然后在第二次或更多次的穿越中，根据读取/发送器分别接收到的ID，确定先前存储这些应答器ID的组合的位置。这在可重新配置的内部空间或带有可转移/可移动元素的内部空间，特别地例如呼吸保护设施或迷宫下是有趣的。
附图说明
下面参照多个实施例并参考附图更详细地描述本发明，由多个实施例得出其他发明特征，但本发明不限于这些实施例。在附图中示出：
图1和图2：根据本发明的定位方法的快照的俯视图；
图3：具有嵌入在地板中的应答器的内部空间的定位嵌块的截面图；
图4示出了用于说明用来确定位置的评估软件的逻辑的流程图。
具体实施方式
图1示出了内部空间的示意图。内部空间分为许多正方形的分块，每个分块都有5个应答器。内部空间中有一个人形的可移动物体。其带有读取/发送器。读取/发送器发出无线电波，并以此触发某些处于发射的无线电波范围内的无源RFID形式的应答器(a)。
位于读取/发送器的无线电波范围之外的应答器以(b)做标记。范围内的应答器(a)将其标识发送给读取/发送器。这样可以确定可移动物体在内部空间中的位置。
图2示出了与图1相同的内部空间，其中人在内部空间中处于不同位置。可以看出，其他应答器(a)被触发以发送其ID，而应答器(b)不向读取/发送器传输任何ID。
图3：示出了沿着对角线穿过分块的横截面。其中应答器(c)嵌入分块的中心，并且应答器(d)嵌入分块的角落。
图4示出了用于说明用来确定位置的评估软件的逻辑的流程图，该流程图一次考虑到历史(左)，一次使用位置传感器(中)。

Claims (26)

1.一种用于内部空间中的至少一个可移动物体的定位系统，包括：
—位置固定地布置在所述内部空间中的至少两个应答器，优选地为至少四个应答器，
—至少一个读取/发送器，其中所述读取/发送器设计为布置在一可移动物体上并由其携带，
—至少一个中央单元；
其中，所述读取/发送器设计为在接近各个应答器至一定距离时，从相应的应答器无线读取包括相应的应答器的标识(ID)的第一信息，并且将包括相应的应答器的标识的各个第一信息或所述第一信息的评估结果发送至所述中央单元，并且
所述中央单元设计为从各个读取/发送器接收信息，以便以所述内部空间的图形表达显示所述可移动物体的位置。
2.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述内部空间具有位置固定布置的、彼此间隔开的多个应答器，并且优选地，所述内部空间划分成多个分块，即至少两个或三个或更多分块，每个分块具有至少一个、优选地能够由所述读取/发送器感知的至少两个应答器，优选具有3至6个应答器，其中更优选地，这些分块为具有大致相同的表面的分块，特别是正方形或矩形分块。
3.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述内部空间是训练设施的一部分。
4.根据权利要求3所述的定位系统，其中，所述内部空间是用于训练救援、爆炸、毒气警报、烟雾、损坏、部署、运动和/或火灾场景的训练设施的一部分。
5.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述内部空间选自下组：呼吸防护训练路线、迷宫、房屋、高楼、大厅、车辆、矿井、隧道和生产设施，或所述内部空间为上述空间中的一部分。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中，所述应答器是无源应答器，其中所述读取/发送器触发所述应答器以发送所述标识，并且优选地，所述无源应答器不直接与所述中央单元通信，而仅经由所述读取/发送器进行通信，或以其他方式连接至所述中央单元。
7.根据权利要求6所述的定位系统，其中，所述应答器是RFID应答器。
8.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述中央单元包括显示器，或包括显示器和计算机形式的评估单元。
9.根据权利要求8所述的定位系统，其中，所述中央单元位置固定地布置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中，所述读取/发送器
—在读取的应答器ID的数量低于最小数量时，提高读取灵敏度，以便读取距所述读取/发送器较远距离处的额外的应答器，和/或
—在读取的应答器ID的数量超过最大数量时，降低读取灵敏度，以便仅读取距所述读取/发送器较近的距离处的应答器ID。
11.根据权利要求10所述的定位系统，其中，所读取的应答器ID的最小数量是1并且小于1个应答器，和/或所读取的应答器ID的最大数量是4个及更多或7个及更多的应答器ID。
12.根据权利要求1所述的定位系统，其中，在“示教模式”中，所述可移动物体扫描所述内部空间并针对所述可移动物体的所有可能位置读取与所述位置相关联的应答器ID。
13.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述可移动物体是携带所述读取/发送器的训练者或机器人。
14.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述读取/发送器的接收单元仅顺向读取应答器ID以及所述读取/发送器的接收单元仅逆向读取应答器ID，并且将各个接收到的应答器ID作为信息与逆向或顺向接收的和/或其中所述读取/发送器定向发送或定向接收的作为进一步信息的信息相关联，以便顺向和/或逆向地触发所述应答器首先用于发出ID并接收ID，并且向所接收的ID提供用于顺向和/或逆向的标识，并将这些信息作为关联至相应的应答器ID的进一步信息发送到中央单元。
15.根据前述权利要求中任一项所述的定位系统，其中，所述读取/发送器具有至少一个其他传感器，特别地具有至少两个其他传感器，所述传感器选自下组：卫星导航传感器、位置传感器、磁场传感器、加速度传感器、心跳传感器、呼吸传感器、血压传感器、气压传感器、氧气含量传感器、温度传感器、有害气体传感器、运动或振动传感器。
16.根据权利要求15所述的定位系统，其中，所述读取/发送器具有一个或两个或三个传感器，所述传感器选自下组：卫星导航传感器、位置传感器、磁场传感器和加速度传感器。
17.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述内部空间的几何形状以及所述应答器的位置及其ID存储在所述中央单元中。
18.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述读取/发送器还记录性能参数和/或生命参数，并将其与所述可移动物体的标识和/或所述可移动物体的位置相关联，发送至所述中央单元。
19.根据权利要求18所述的定位系统，其中，所述读取/发送器的其他传感器之一还记录性能参数和/或生命参数，并将其与所述可移动物体的标识和/或所述可移动物体的位置相关联，由所述读取/发送器发送至所述中央单元。
20.根据权利要求1所述的定位系统，其中，所述中央单元设计为—评估接收到的所述第一信息以在所述内部空间的图形表达中显示所述可移动物体的位置。
21.根据权利要求14所述的定位系统，其中，所述中央单元设计为评估接收到的所述进一步信息，以在所述内部空间的图形表达中显示所述可移动物体的顺向和/或逆向定向；和/或
—再评估所述进一步信息，以在所述内部空间的图形表达中显示与所述位置以及必要的顺向和/或逆向定向相关的多个可移动物体；以及
—所述中央单元分别评估或显示根据权利要求15所述的其他传感器、特别是所述位置传感器的必要信息，并且分配所述物体的位置和/或标识的所述评估信息。
22.根据权利要求1所述的定位系统，其中，由所述内部空间的改造生成的所述内部空间的多个表达存储在所述中央单元中。
23.根据权利要求22所述的定位系统，其中，由于所述可移动物体行进的路径，所述中央单元从所存储的所述内部空间的表达中选择或校正要显示的表达。
24.一种用于在内部空间中定位并以图形表达至少一个可移动物体的方法，至少包括以下步骤：
—在所述内部空间中至少引入并移动分别携带至少一个读取/发送器的可移动物体，其中所述内部空间包括位置固定布置的至少两个应答器；
—当所述读取/发送器接近相应的应答器时，由所述读取/发送器读取所述应答器的标识作为第一信息，
—借助于无线通信连接传输至少所述第一信息或经处理的第一信息至中央单元；以及
—根据所接收的第一信息或由所述中央单元处理的第一信息，以图形表达所述内部空间中的所述可移动物体。
25.根据权利要求24所述的方法，其使用根据权利要求1至23中任一项所述的定位系统。
26.一种根据权利要求1至23中任一项所述的定位系统在紧急情况、救援、爆炸、损坏、毒气警报、烟雾、运动和/或火灾场景中用于进行训练的应用。
CN202010547535.6A 2019-06-16 2020-06-16 用于可移动物体的定位系统、用于定位物体的方法以及该定位系统的应用 Pending CN112162236A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1020190041801 2019-06-16
DE102019004180.1A DE102019004180B4 (de) 2019-06-16 2019-06-16 Ortungssystem für ein bewegliches Objekt, Verfahren zur Ortung des Objekts und Verwendung des Ortungssystems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112162236A true CN112162236A (zh) 2021-01-01

Family

ID=73546904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010547535.6A Pending CN112162236A (zh) 2019-06-16 2020-06-16 用于可移动物体的定位系统、用于定位物体的方法以及该定位系统的应用

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112162236A (zh)
DE (1) DE102019004180B4 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115366947A (zh) * 2022-08-30 2022-11-22 通号城市轨道交通技术有限公司 列车快速定位方法和装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5518402A (en) * 1994-02-15 1996-05-21 Contraves, Inc. Fire fighter trainer having personal tracking and constructive injury determination and methods of training
SE518382C2 (sv) * 2000-01-18 2002-10-01 Leif Nyfelt Förfarande vid övervakning av en individs rörelser i byggnader och rum
EP2608103B1 (en) * 2011-12-23 2014-02-12 Neopost Technologies RFID presence detection device
DE102014118928B4 (de) 2014-12-17 2019-06-19 Gft General Firetech Gmbh Übungsvorrichtung und Verfahren zur Durchführung von Notfall-Übungen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115366947A (zh) * 2022-08-30 2022-11-22 通号城市轨道交通技术有限公司 列车快速定位方法和装置
CN115366947B (zh) * 2022-08-30 2024-03-29 通号城市轨道交通技术有限公司 列车快速定位方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019004180A1 (de) 2020-12-17
DE102019004180B4 (de) 2021-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102142510B1 (ko) 소방관 팀의 자동화된 감지
RU2472226C2 (ru) Устройство контроля за местонахождением лиц
Fischer et al. Location and navigation support for emergency responders: A survey
EP1370887B1 (en) Method for monitoring the movements of individuals in and around buildings, rooms and the like
CN109275097B (zh) 基于uwb的室内定位与监测系统
Liu et al. Robot-assisted smart firefighting and interdisciplinary perspectives
CN102176232A (zh) 单兵安全定位导向操作系统及其应用方法
Klann Tactical navigation support for firefighters: The LifeNet ad-hoc sensor-network and wearable system
Faramondi et al. An enhanced indoor positioning system for first responders
CN101990157A (zh) 一种基于无线Mesh网状网架构的消防员火场定位系统
CN108765872B (zh) 一种受困对象环境参数的推测方法、系统和智能穿戴设备
Harris The way through the flames
CN103267960A (zh) 一种消防员单兵定位装置及其应用
WO2017035032A1 (en) System and method for gesture activated responder lighting and information center
CN112162236A (zh) 用于可移动物体的定位系统、用于定位物体的方法以及该定位系统的应用
TWI738484B (zh) 室內定位系統
AU2002343305B2 (en) Method for monitoring the movements of individuals in and around buildings, rooms and the like, and direction transmitter for execution of the method and other applications
Sangeetha et al. IoT based smart sensing and alarming system with autonomous guiding robots for efficient fire emergency evacuation
AU2002343305A1 (en) Method for monitoring the movements of individuals in and around buildings, rooms and the like, and direction transmitter for execution of the method and other applications
CN201860454U (zh) 一种基于无线Mesh网状网架构的消防员火场定位系统
Talavera et al. An autonomous ground robot to support firefighters' interventions in indoor emergencies
KR102541478B1 (ko) 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템
Kumm et al. Safety positioning for first responders to fires in underground constructions: A pre-study of demands and possibilities
WO2023194826A1 (en) Thermal imaging with ai image identification
KR20220159677A (ko) 첨단소방훈련체계를 위한 실감기반 훈련공간 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination