CN115825861A - 立体空间人员探测方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体空间人员探测方法、装置、系统及存储介质，该方法包括获取移动终端相对地面端的第一位置信息和移动终端相对于空中端的第二位置信息；根据地面端和空中端的位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息，确定移动终端的粗定位坐标；将粗定位坐标发送至室内端，驱动室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路，以获得移动终端的精确定位坐标。本发明通过空地协同与室内外分级部署移动终端探测装置，实现三维空间内移动终端的多目标快速、精准定位，并在移动终端附近进行人员检测，帮助救援人员快速获得建筑物内部被困人员可能的室内空间位置分布，从而有效节省救援时间并提高救援安全性。

Description

立体空间人员探测方法、装置、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及定位探测技术领域，尤其涉及到一种立体空间人员探测方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

在灾后现场救援时，能够快速发现并定位被困人员，为救援争取宝贵时间，保障救护人员生命安全具有重要意义。随着移动设备的普及使用，通过专用设备发现并定位移动设备以推测被困人员位置将成为一种非常有效的快速搜救手段。目前移动终端探测装置通过平面阵列天线可以发现附近开机状态的移动设备，并判断移动设备的在水平面的大致方向和距离。以地震后搜救为例，救援人员携带移动终端探测装置进入破损建筑内逐层搜寻各个房间内的被困人员，无人机携带移动终端探测在空中进行大范围地毯式搜寻废墟掩埋的被困人员。

目前移动终端探测装置通过测向阵列天线探测附近移动终端的方向和距离，只能实现二维平面内移动终端粗定位，难以实现高层建筑内部移动终端三维空间精确定位。需要救援人员携带进入建筑内，逐层盘查各个房间，当近距离靠近移动终端时才能获得移动终端的准确位置，进而寻找附近被困人员。进入破损建筑不仅严重增加了救援人员的安全风险，而且受制于救援人员的活动能力有限，难以加快救援搜索时效。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种立体空间人员探测方法、装置、系统及存储介质，旨在解决目前立体空间的人员探测速度慢、效率低、定位精准度不高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种立体空间人员探测方法，用于信息处理中心，所述方法包括：

获取移动终端相对地面端的第一位置信息和移动终端相对于空中端的第二位置信息；其中，所述移动终端为待探测人员关联的终端；

获取地面端和空中端的位置坐标，根据所述位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息，确定所述移动终端的粗定位坐标；

将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路，以获得移动终端的精确定位坐标。

可选的，所述第一位置信息包括移动终端相对地面端的水平方向角和第一距离，所述第二位置信息包括移动终端相对空中端的俯仰方向角与第二距离。

可选的，所述空中端和所述地面端分别通过伪基站与移动终端通信连接；其中：

所述水平方向角通过地面端利用水平探测阵列天线测得，所述俯仰方向角通过空中端利用垂直探测阵列天线测得；

所述第一距离和所述第二距离通过伪基站利用下行导频的到达时间或到达时间差测得。

可选的，所述确定所述移动终端的粗定位坐标的表达式为：

其中，移动终端的空间位置为(x_i,y_i,z_i)，空中端的空间位置为(x_ai,y_ai,z_ai)，地面端的空间位置为(x_gi,y_gi,z_gi)；移动终端相对空中端的测量距离为d_ai，测量俯仰角为θ_ai，计算距离为

计算俯仰角为

移动终端相对地面端的测量距离为d_gi，测量水平角为φ_gi，计算距离为

计算俯仰角为

w₁，w₂，w₃，w₄为权重参数。

可选的，所述方法还包括获取空中端和地面端利用伪基站获得的移动终端的入网识别码；

所述将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路步骤，具体包括：

将所述粗定位坐标和所述入网识别码发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动；

当室内端移动至移动终端的连接范围内时，通过入网识别码与移动终端建立通信链路。

可选的，所述室内端在立体空间内向粗定位坐标移动时，采集移动过程中的局部地图信息，并将所述局部地图信息发送至信息处理中心，以使信息处理中心根据所述局部地图信息建立全局环境地图。

可选的，所述获得移动终端的精确定位坐标步骤，具体包括：

室内端在建立与移动终端的通信链路后，利用探测阵列天线测得移动终端相对室内端水平方向角与直线距离；

室内端根据所述室内端的位置坐标和移动终端相对室内端水平方向角和直线距离，确定移动终端的精确定位坐标，并将所述精确定位坐标发送至信息处理中心。

可选的，所述室内端包括探测端和中继端；所述将所述精确定位坐标发送至信息处理中心步骤，具体包括：

探测端将确定的精确定位坐标直接发送至信息处理中心；和/或

探测端将确定的精确定位坐标发送至中继端，经由所述中继端转发至信息处理中心。

可选的，所述室内端设有人体感知设备，所述获得移动终端的精确定位坐标步骤之后，所述方法还包括：接收室内端利用人体感知设备采集的人体感知信息，并基于所述人体感知信息，确定目标人员的位置信息。

可选的，所述人体感知设备包括图像采集装置和/或红外传感器。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种立体空间人员探测装置，配置于信息处理中心，所述装置包括：

获取模块，用于获取移动终端相对地面端的第一位置信息和移动终端相对于空中端的第二位置信息；其中，所述移动终端为待探测人员关联的终端；

确定模块，用于获取地面端和空中端的位置坐标，根据所述位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息，确定所述移动终端的粗定位坐标；

探测模块，用于将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路，以获得移动终端的精确定位坐标。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种信息处理中心，所述信息处理中心包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的立体空间人员探测方法程序，所述立体空间人员探测方法程序被所述处理器执行时实现如上所述的立体空间人员探测方法的步骤。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种立体空间人员探测系统，所述系统包括：

信息处理中心；以及

与所述信息处理中心通信连接的空中端、地面端与室内端。

可选的，所述空中端配置于空中母平台，所述室内端配置于空中子平台，所述空中子平台在未探测时装载于所述空中母平台。

可选的，所述空中母平台为飞行移动装置，所述空中子平台为陆空两栖机器人。

可选的，所述地面端配置于地面母平台，所述室内端配置于地面子平台，所述地面子平台在未探测时装载于所述地面母平台。

可选的，所述地面母平台为地面移动装置，所述地面子平台为轮腿复合式机器人。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有立体空间人员探测方法程序，所述立体空间人员探测方法程序被处理器执行时实现上述的立体空间人员探测方法的步骤。

本发明实施例提出的一种立体空间人员探测方法、装置、系统及存储介质，该方法包括获取移动终端相对地面端的第一位置信息和移动终端相对于空中端的第二位置信息；获取地面端和空中端的位置坐标，根据所述位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息，确定所述移动终端的粗定位坐标；将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路，以获得移动终端的精确定位坐标。本发明通过空地协同与室内外分级部署移动终端探测装置的方法实现三维空间内移动终端的多目标快速、精准定位，并在移动终端附近通过人体感知设备进行人员检测，帮助救援人员快速获得建筑物内部被困人员可能的室内空间位置分布，从而有效节省救援时间并提高救援安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中一种立体空间人员探测系统的结构示意图。

图2为本发明实施例中一种信息处理中心的结构示意图。

图3为本发明实施例中一种立体空间人员探测方法的流程示意图。

图4为本发明实施例中子母式立体空间人员探测装备系统硬件示意图。

图5为本发明实施例中子母式立体空间人员探测装备系统软件示意图。

图6为本发明实施例中一种立体空间人员探测装置的结构框图。

附图标记说明：

1-地面母平台；2-空中母平台；3-集群天空子平台；4-集群地面子平台。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

目前，在相关技术领域中，现有立体空间的人员探测速度慢、效率低、定位精准度不高。

为了解决这一问题，提出本发明的立体空间人员探测方法的各个实施例。本发明提供的立体空间人员探测方法通过空地协同与室内外分级部署移动终端探测装置的方法实现三维空间内移动终端的多目标快速、精准定位，并在移动终端附近通过人体感知设备进行人员检测，帮助救援人员快速获得建筑物内部被困人员可能的室内空间位置分布，从而有效节省救援时间并提高救援安全性。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的立体空间人员探测系统的结构示意图。

本实施例中，立体空间人员探测系统包括：信息处理中心以及与所述信息处理中心通信连接的空中端、地面端与室内端。

具体而言，所述空中端配置于空中母平台，所述室内端配置于空中子平台，所述空中子平台在未探测时装载于所述空中母平台。

在优选的实施例中，所述空中母平台为飞行移动装置，所述空中子平台为陆空两栖机器人。

具体而言，所述地面端配置于地面母平台，所述室内端配置于地面子平台，所述地面子平台在未探测时装载于所述地面母平台。

在优选的实施例中，所述地面母平台为地面移动装置，所述地面子平台为轮腿复合式机器人。

在优选的实施例中，所述空中子平台在未探测时也可装载于所述地面母平台。

容易理解的，空中端、地面端与室内端分别配备有伪基站、探测阵列天线、通信链路、计算单元、存储单元，卫星定位接收机，此外，室内端具有室内定位装置、人体感知设备。

由此，通过空中端、地面端与室内端的配合，在信息处理中心处实现包括：1)采用室外空地立体部署移动终端探测装置获得建筑内部移动终端的三维空间分布粗定位；2)采用室内分级部署移动终端探测装置进一步获得建筑内部移动终端的精定位；3)采用人体感知设备检测并定位移动终端附近人员；三个阶段构成的三维空间人员探测过程。

参照图2，图2为本发明实施例方案涉及的信息处理中心的结构示意图。

信息处理中心可以是移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)等用户设备(User Equipment，UE)、手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、移动台(Mobile station，MS)等。信息处理中心可能被称为用户终端、便携式终端、台式终端等。

通常，信息处理中心包括：至少一个处理器301、存储器302以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的立体空间人员探测方法程序，所述立体空间人员探测方法程序配置为实现如前所述的立体空间人员探测方法的步骤。

处理器301可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器301可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现。处理器301也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器301可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。处理器301还可以包括AI(Artificial Intelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关立体空间人员探测方法操作，使得立体空间人员探测方法模型可以自主训练学习，提高效率和准确度。

存储器302可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器302还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器302中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器301所执行以实现本申请中方法实施例提供的立体空间人员探测方法。

在一些实施例中，信息处理中心还可选包括有：通信接口303和至少一个外围设备。处理器301、存储器302和通信接口303之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与通信接口303相连。具体地，外围设备包括：射频电路304、显示屏305和电源306中的至少一种。

通信接口303可被用于将I/O(Input/Output，输入/输出)相关的至少一个外围设备连接到处理器301和存储器302。通信接口303通过外围设备用于接收用户上传的多个移动终端的移动轨迹以及其他数据。在一些实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器301、存储器302和通信接口303中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本实施例对此不加以限定。

射频电路304用于接收和发射RF(Radio Frequency，射频)信号，也称电磁信号。射频电路304通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信，从而可获取多个移动终端的移动轨迹以及其他数据。射频电路304将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路304包括：天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等等。射频电路304可以通过至少一种无线通信协议来与其它终端进行通信。该无线通信协议包括但不限于：城域网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或WiFi(WirelessFidelity，无线保真)网络。在一些实施例中，射频电路304还可以包括NFC(Near FieldCommunication，近距离无线通信)有关的电路，本申请对此不加以限定。

显示屏305用于显示UI(User Interface，用户界面)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏305是触摸显示屏时，显示屏305还具有采集在显示屏305的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器301进行处理。此时，显示屏305还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏305可以为一个，电子设备的前面板；在另一些实施例中，显示屏305可以为至少两个，分别设置在电子设备的不同表面或呈折叠设计；在再一些实施例中，显示屏305可以是柔性显示屏，设置在电子设备的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏305还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏305可以采用LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示屏)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等材质制备。

电源306用于为电子设备中的各个组件进行供电。电源306可以是交流电、直流电、一次性电池或可充电电池。当电源306包括可充电电池时，该可充电电池可以支持有线充电或无线充电。该可充电电池还可以用于支持快充技术。

本领域技术人员可以理解，图2中示出的结构并不构成对信息处理中心的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明实施例提供了一种立体空间人员探测方法，参照图3，图3为本发明立体空间人员探测方法实施例的流程示意图。

本实施例中，所述立体空间人员探测方法包括以下步骤：

步骤S100，获取移动终端相对地面端的第一位置信息和移动终端相对于空中端的第二位置信息；其中，所述移动终端为待探测人员关联的终端。

具体而言，第一位置信息包括移动终端相对地面端的水平方向角和第一距离，第二位置信息包括移动终端相对空中端的俯仰方向角与第二距离。

在本实施例中，空中端和地面端分别通过伪基站与移动终端通信连接。

进一步的，所述水平方向角通过地面端利用水平探测阵列天线测得，所述俯仰方向角通过空中端利用垂直探测阵列天线测得，所述第一距离和所述第二距离通过伪基站利用下行导频的到达时间或到达时间差测得。

步骤S200，获取地面端和空中端的位置坐标，根据所述位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息，确定所述移动终端的粗定位坐标。

具体而言，在获取地面端的位置坐标、空中端的位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息之后，即可通过几何关系确定移动终端的粗定位坐标。

容易理解的，确定所述移动终端的粗定位坐标的表达式为：

其中，移动终端的空间位置为(x_i,y_i,z_i)，空中端的空间位置为(x_ai,y_ai,z_ai)，地面端的空间位置为(x_gi,y_gi,z_gi)；移动终端相对空中端的测量距离为d_ai，测量俯仰角为θ_ai，计算距离为

计算俯仰角为

移动终端相对地面端的测量距离为d_gi，测量水平角为φ_gi，计算距离为

计算俯仰角为

w₁，w₂，w₃，w₄为权重参数。

实际应用中，在对室外部署探测装置获取移动终端空间粗定位的过程中，首先，移动终端探测装置至少有1台空中端和1台地面端部署在建筑物附近，空中端位于空中，地面端位于地面，空中端与地面端分别通过卫星定位装置获得自身精确定位，并通过卫星时间进行系统时间同步。

然后，空中端和地面端分别利用伪基站获取建筑物内移动终端入网信息，根据入网识别码赋予唯一编号，地面端通过水平探测阵列天线测得捕获移动终端相对地面端的水平方向角，空中端通过垂直探测阵列天线测得捕获移动终端相对空中端的俯仰方向角，通过伪基站下行导频的到达时刻或到达时间差计算得到捕获移动终端分别相对空中端和地面端的距离。

随后，空中端和地面端将系统时间、自身位置、移动终端编号、相对方向角和距离进行数据时间同步，通过通信数据链发送到信息处理中心。

最后，信息处理中心根据捕获的移动终端相对地面端的水平方向角和距离，相对于空中端的俯仰角和距离，以及空中端和地面端的三维位置坐标，通过三角公式计算移动终端的三维位置坐标，结合探测阵列天线测向测距误差，进而获得移动终端的三维空间粗定位。

步骤S300，将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路，以获得移动终端的精确定位坐标。

具体而言，在将所述粗定位坐标发送至室内端步骤之前，本实施例还包括步骤：获取空中端和地面端利用伪基站获得的移动终端的入网识别码。

在此基础上，将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路步骤，具体为：将所述粗定位坐标和所述入网识别码发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动；当室内端移动至移动终端的连接范围内时，通过入网识别码与移动终端建立通信链路。

在优选的实施例中，获得移动终端的精确定位坐标步骤，具体为：室内端在建立与移动终端的通信链路后，利用探测阵列天线测得移动终端相对室内端水平方向角与直线距离；室内端根据所述室内端的位置坐标和移动终端相对室内端水平方向角和直线距离，确定移动终端的精确定位坐标，并将所述精确定位坐标发送至信息处理中心。

实际应用中，在对室内部署探测装置获取移动终端空间地图精定位的过程中，首先，移动终端探测装置室内端通过通信数据链从信息处理中心获取移动终端的入网信息、编号、三维空间粗定位。

然后，室内端将获取的移动终端的三维空间粗定位作为探索目的区域，并由小型无人机动平台搭载进入建筑物内部。需要说明的是，小型无人机动平台可以为空中子平台或地面子平台。

随后，小型无人机动平台进入建筑物内部开始同步建图与定位，构建从室外到室内到目的地的全局环境地图。

容易理解的，在建图时，可通过室内端在立体空间内向粗定位坐标移动采集的移动过程中的局部地图信息，并将所述局部地图信息发送至信息处理中心，以使信息处理中心根据所述局部地图信息建立全局环境地图。

最后，小型无人机动平台到达目的地附近时，室内端通过入网识别码匹配并连接目标移动终端，通过探测阵列天线测到移动终端相对室内端水平方向角和直线距离，引导小型无人机动平台靠近移动终端，最终获得移动终端在全局环境地图中的精确定位，并通过通信数据链回传信息处理中心。

此外，如果增加携带室内端的小型无人机动平台数量，同步探测移动终端的相对方向和位置，通过三角公式计算移动终端的位置坐标，可以在较远距离获得移动终端在全局环境地图中的精确定位。

在另一实施例中，室内端设有人体感知设备，所述获得移动终端的精确定位坐标步骤之后，所述方法还包括：接收室内端利用人体感知设备采集的人体感知信息，并基于所述人体感知信息，确定目标人员的位置信息。

实际应用中，在人体感知设备检测并定位装备附近人员的过程中，首先，室内端通过人体感知设备采集被定位的移动终端周围图像信息。

然后，通过人体感知信息检测技术进行目标人员识别，并推算目标人员位置。

最后，室内端将检测到目标人员位置信息转换到全局环境地图中，通过通信数据链发送至信息处理中心。

需要说明的是，在本实施例中，人体感知设备包括图像采集装置和/或红外传感器。

在优选的实施例中，室内端获取移动终端在全局环境地图中的精确定位，并通过通信数据链回传信息处理中心时，包括直接发送和中继转发。

其中，直接发送为：探测端将确定的精确定位坐标直接发送至信息处理中心；中继转发为：探测端将确定的精确定位坐标发送至中继端，经由所述中继端转发至信息处理中心。

具体而言，在天空端与室内端、地面端与室内端之间分别建立一级通讯传递的基础上，室内端的通信链路具有自组网能力，在立体三维空间特别大或者通道特别复杂的情况下，还可以选定部分室内端作为通信中继，其固定不动或者只能在有限距离内活动，为其他的室内端与天空端或地面端之间维持通讯连接。

在本实施例中，提供一种立体空间人员探测方法，通过空地协同与室内外分级部署移动终端探测装置的方法实现三维空间内移动终端的多目标快速、精准定位，并在移动终端附近通过人体感知设备进行人员检测，帮助救援人员快速获得建筑物内部被困人员可能的室内空间位置分布，从而有效节省救援时间并提高救援安全性。

为了更清楚的说明，下面提供本申请立体空间人员探测的具体实例。

参照图4，提供一种子母式立体空间人员探测装备实现本申请立体空间人员探测的方案。

在本实施例中，立体空间人员探测装备的硬件包括地面母平台1、空中母平台2、集群子平台、通信装置。集群子平台可以为集群空中子平台3，例如陆空两栖机器人，也可以为集群地面子平台4，例如轮腿复合式机器人，携带移动探测装置室内端，空中母平台2携带移动探测装置天空端，地面母平台1携带移动探测装置地面端及信息处理中心。空中母平台和地面母平台具有存储、释放及回收集群子平台的能力。

1、地面母平台1装有移动终端探测装置地面端、信息处理中心、卫星定位差分基站、操纵显示终端。

卫星定位差分基站可以获取地面母平台的地理位置，并将差分信息发送给空中母平台和集群子平台。

2、集群子平台由多架小型无人机动平台，如陆空两栖机器人、轮腿复合式机器人等，小型无人机动平台装有移动终端探测装置室内端、机载计算机、室内建图与定位传感器，能从地面入口、空中窗户等多方位快速进入建筑物内部，迅速到达复杂的立体空间内的各个空间位置点，呈分布式的状态，分别执行任务同时传输数据到信息处理中心。

室内建图与定位传感器包括视觉、激光、惯性测量单元、卫星定位等。

3、空中母平台2装有移动终端探测装置空中端、机载计算机、室外建图与定位传感器。

室外建图与定位传感器包括视觉、激光、惯性测量单元、卫星定位等。

4、通信装置可以构建地面母平台1、空中母平台2、集群子平台间的局域网络，进行信息数据交互，优选地，集群子平台的具备自组网能力。

如图5所示，立体空间人员探测装备的软件架构包括集群子平台域、空中母平台域、地面母平台域。

1、地面母平台域的软件运行在地面母平台上的移动终端探测装置地面端及信息处理中心，包括目标跟踪定位模块、地图服务器、集群子机任务调度模块、定位模块、人机界面等模块。

其中，目标跟踪定位模块，获取移动终端探测装置监测到移动终端的入网信息、方向、距离，融合空中母平台发送监测到移动终端的入网信息、方向、距离，得到建筑物内部移动终端的粗定位，发送给集群子机任务调度模块。将移动终端入网信息发送给集群子平台域目标跟踪定位模块。并接收集群子平台回传的移动终端和目标人员精确定位数据，对移动终端和目标人员跟踪定位数据进行更新，将最新的移动终端和目标人员定位数据发送给人机界面。

定位模块，获取卫星定位信息，并融合IMU数据，获得地面母平台的精确位姿信息发送给地面图服务器，人机界面，群子机任务调度模块，目标跟踪定位模块。

地图服务器，可载入预知地图，并且接收空中母平台和集群子平台回传的室内外局部地图信息，更新全局地图，发送给集群子机任务调度模块和人机界面，并给空中母平台和集群子平台提供实时地图下载服务。

集群子机任务调度模块，接收目标跟踪定位模块发送的移动终端定位信息，地图服务器提供的全局地图，以及人机界面的操纵指令，将待搜索区域发送给对应集群子平台和空中母平台，并将任务信息同步给人机界面。

人机界面，接收地图服务器的最新地图信息，目标跟踪定位模块的最新移动终端和目标人员定位数据、集群子机的任务状态，显示给操控人员，并接收操控人员的指挥调度指令，发送集群子机任务调度模块。

2、空中母平台域软件运行在空中母平台上的移动终端探测装置空中端和机载计算机内，包括目标跟踪定位模块、定位模块、建图与地图模块、自主导航规划模块。

其中，目标跟踪定位模块，获取移动终端探测装置监测到移动终端的入网信息、方向、距离，以及定位模块的位姿信息，发送给地面母平台。

定位模块，获取卫星定位信息，并融合IMU数据，地图特征匹配定位数据，获得空中母平台的精确位姿信息发送给自主导航规划模块，建图与地图模块，目标跟踪定位模块。

建图与地图模块，从地图服务器中下载全局地图，发送给定位模块、自主导航规划模块，并通过室外环境建图与定位装置，更新建筑外部局部环境地图，发送给地图服务器。

自主导航规划模块，接受定位模块的位姿信息、建图与地图模块的地图信息、集群子机任务调度模块的任务信息，进行巡查路径自主规划。

3、集群子平台域软件运行在集群子平台上的移动终端探测装置室内端和机载计算机内，包括目标跟踪定位模块、定位模块、建图与地图模块、自主导航规划模块、目标检测模块。

其中，目标跟踪定位模块，获取地面母平台发送来的局部区域移动终端入网信息和位置信息，移动终端探测装置监测移动终端的方向和距离、定位模块的定位信息，更新移动终端的精确位置信息，并接收目标检测模块发送的目标人员相对定位信息转换到全局地图中的精确位置，发送给地面母平台的目标跟踪定位模块。

定位模块，获取卫星定位信息，并融合IMU数据，地图特征匹配定位数据，获得集群子平台的精确位姿信息发送给自主导航规划模块，建图与地图模块，目标跟踪定位模块。

建图与地图模块，从地图服务器中下载全局地图，发送给定位模块、自主导航规划模块，并通过室内环境建图与定位装置，更新建筑内部局部环境地图，发送给地图服务器。

自主导航规划模块，接受定位模块的位姿信息、建图与地图模块的地图信息、集群子机任务调度模块的任务信息，进行巡查路径自主规划。

目标检测模块，获取红外\可见光图像信息，通过图像检测技术进行目标人员识别，并推算目标人员位置，发送给目标跟踪定位模块。

基于上述子母式立体空间人员探测装备实现本申请立体空间人员探测方法的工作流程如下：

地面母平台和空中母平台配备的移动终端探测装置获取移动终端的入网信息、方向、距离等数据，在地面母平台域中的目标跟踪定位模块中进行数据融合，获得移动终端的入网信息和粗精度定位，集群子机任务调度模块根据粗定位信息和全局地图将侦测任务分别发送对应的集群子平台和空中母平台，集群子平台域中的目标跟踪定位模块，融合本机定位、移动终端探测装置监测移动终端的方向和距离，确定移动终端在室内的高精度定位，并通过目标检测模块检测并定位移动终端附近的目标人员，通过通信链路发回地面母平台，地面母平台的目标跟踪定位模块更新监测的移动终端和目标人员位置，并发送给人机界面显示。

同时，集群子平台和空中母平台具有自主探索与建图功能，将构建的局部地图提供给地面母平台，地面母平台域的地图服务器会实时更新全局地图，提供给集群子机任务调度模块，以及集群子平台和空中母平台的自主导航定位。

本申请提供的立体空间人员探测方法，通过远距离获得移动终端三维空间定位，可以搜寻建筑物内部可能的被困人员及三维空间位置；同时，通过获得移动终端和目标人员在室内全局地图中的定位，提供给搜救人员制定救援方法和路线；另外，通过在救援人员进入建筑前完成移动终端和目标人员的搜索与定位，降低了救援人员暴露风险，节省了救援时间；并且，可广泛使用于多层、高层建筑内部的移动终端和目标人员的搜索定位。

参照图6，图6为本发明立体空间人员探测装置实施例的结构框图。

如图6所示，本发明实施例提出的立体空间人员探测装置包括：

获取模块10，用于获取移动终端相对地面端的第一位置信息和移动终端相对于空中端的第二位置信息；其中，所述移动终端为待探测人员关联的终端；

确定模块20，用于获取地面端和空中端的位置坐标，根据所述位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息，确定所述移动终端的粗定位坐标；

探测模块30，用于将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路，以获得移动终端的精确定位坐标。

本发明立体空间人员探测装置的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。

此外，本发明实施例还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有立体空间人员探测方法程序，所述立体空间人员探测方法程序被处理器执行时实现如上文所述的立体空间人员探测方法的步骤。因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本申请所涉及的计算机可读存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述。确定为示例，程序指令可被部署为在一个计算设备上执行，或者在位于一个地点的多个计算设备上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算设备上执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

Claims (18)

1.一种立体空间人员探测方法，其特征在于，用于信息处理中心，所述方法包括：

获取移动终端相对地面端的第一位置信息和移动终端相对于空中端的第二位置信息；其中，所述移动终端为待探测人员关联的终端；

获取地面端和空中端的位置坐标，根据所述位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息，确定所述移动终端的粗定位坐标；

将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路，以获得移动终端的精确定位坐标。

2.如权利要求1所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述第一位置信息包括移动终端相对地面端的水平方向角和第一距离，所述第二位置信息包括移动终端相对空中端的俯仰方向角与第二距离。

3.如权利要求2所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述空中端和所述地面端分别通过伪基站与移动终端通信连接；其中：

所述水平方向角通过地面端利用水平探测阵列天线测得，所述俯仰方向角通过空中端利用垂直探测阵列天线测得；

所述第一距离和所述第二距离通过伪基站利用下行导频的到达时间或到达时间差测得。

4.如权利要求1所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述确定所述移动终端的粗定位坐标的表达式为：

其中，移动终端的空间位置为(x_i,y_i,z_i)，空中端的空间位置为(x_ai,y_ai,z_ai)，地面端的空间位置为(x_gi,y_gi,z_gi)；移动终端相对空中端的测量距离为d_ai，测量俯仰角为θ_ai，计算距离为

计算俯仰角为

移动终端相对地面端的测量距离为d_gi，测量水平角为φ_gi，计算距离为

计算俯仰角为

w₁，w₂，w₃，w₄为权重参数。

5.如权利要求1所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述方法还包括获取空中端和地面端利用伪基站获得的移动终端的入网识别码；

所述将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路步骤，具体包括：

将所述粗定位坐标和所述入网识别码发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动；

当室内端移动至移动终端的连接范围内时，通过入网识别码与移动终端建立通信链路。

6.如权利要求5所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述室内端在立体空间内向粗定位坐标移动时，采集移动过程中的局部地图信息，并将所述局部地图信息发送至信息处理中心，以使信息处理中心根据所述局部地图信息建立全局环境地图。

7.如权利要求1所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述获得移动终端的精确定位坐标步骤，具体包括：

室内端在建立与移动终端的通信链路后，利用探测阵列天线测得移动终端相对室内端水平方向角与直线距离；

室内端根据所述室内端的位置坐标和移动终端相对室内端水平方向角和直线距离，确定移动终端的精确定位坐标，并将所述精确定位坐标发送至信息处理中心。

8.如权利要求7所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述室内端包括探测端和中继端；所述将所述精确定位坐标发送至信息处理中心步骤，具体包括：

探测端将确定的精确定位坐标直接发送至信息处理中心；和/或

探测端将确定的精确定位坐标发送至中继端，经由所述中继端转发至信息处理中心。

9.如权利要求1所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述室内端设有人体感知设备，所述获得移动终端的精确定位坐标步骤之后，所述方法还包括：接收室内端利用人体感知设备采集的人体感知信息，并基于所述人体感知信息，确定目标人员的位置信息。

10.如权利要求9所述的立体空间人员探测方法，其特征在于，所述人体感知设备包括图像采集装置和/或红外传感器。

11.一种立体空间人员探测装置，其特征在于，配置于信息处理中心，所述装置包括：

获取模块，用于获取移动终端相对地面端的第一位置信息和移动终端相对于空中端的第二位置信息；其中，所述移动终端为待探测人员关联的终端；

确定模块，用于获取地面端和空中端的位置坐标，根据所述位置坐标、第一位置信息以及第二位置信息，确定所述移动终端的粗定位坐标；

探测模块，用于将所述粗定位坐标发送至室内端，驱动所述室内端在立体空间内向粗定位坐标位置移动，建立与移动终端的通信链路，以获得移动终端的精确定位坐标。

12.一种信息处理中心，其特征在于，所述信息处理中心包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的立体空间人员探测方法程序，所述立体空间人员探测方法程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至10中任一项所述的立体空间人员探测方法的步骤。

13.一种立体空间人员探测系统，其特征在于，所述系统包括：

信息处理中心；以及与所述信息处理中心通信连接的空中端、地面端与室内端。

14.如权利要求13所述的立体空间人员探测系统，其特征在于，所述空中端配置于空中母平台，所述室内端配置于空中子平台，所述空中子平台在未探测时装载于所述空中母平台。

15.如权利要求14所述的立体空间人员探测系统，其特征在于，所述空中母平台为飞行移动装置，所述空中子平台为陆空两栖机器人。

16.如权利要求13所述的立体空间人员探测系统，其特征在于，所述地面端配置于地面母平台，所述室内端配置于地面子平台，所述地面子平台在未探测时装载于所述地面母平台。

17.如权利要求16所述的立体空间人员探测系统，其特征在于，所述地面母平台为地面移动装置，所述地面子平台为轮腿复合式机器人。

18.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有立体空间人员探测方法程序，所述立体空间人员探测方法程序被处理器执行时实现如权利要求1至10中任一项所述的立体空间人员探测方法的步骤。

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