CN208968561U - 一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，包括若干惯导定位装置和定位监控工作站；惯导定位装置包括微惯导系统、滤波器和第一网络传输模块，微惯导系统进行数据采集，采集的数据传输给滤波器，滤波器滤波后传输给第一网络传输模块；定位监控工作站包括第二网络传输模块、数据库和显示模块，第二网络传输模块接收传输的数据，接收的数据存储至数据库，显示模块显示数据库存储的数据信息；本实用新型通过惯性导航的方式解决GPS定位定位精度极意受到天气、物体遮挡等因素的影响，以及蓝牙传输距离有限等问题；使用了无线自组网的通讯方式用于解决4G在某些特定场景下无法工作的问题，能够精确汇总多个人员的行走轨迹。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种位置监控系统，具体是一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统。
背景技术
在消防抢险救灾、外部人员进入工厂访问、高度警戒场所中，往往需要了解特定人员在指定场所的当前位置信息。目前定位功能普遍使用GPS和蓝牙信标技术实现。GPS(Global Positioning System)即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速。蓝牙信标技术也称为beacon定位，基于RSSI，通过蓝牙模块主动地广播宣告自己的位置来感知所处的位置。目前主要的通信功能普遍使用4G LTE技术实现，4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。
GPS定位存在较大的误差，我们在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响。影响GPS定位精度的因素可分为以下四大类：
1.人为因素：美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度(技术)、在GPS基准信号中加入高频抖动(技术)等方法，人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时的精度。
2.卫星星历误差：在进行GPS定位时，计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历提供的，但不论采用哪种类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，这就是所谓的星历误差。
3.卫星钟差：卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间之间的误差。
4.卫星信号发射天线相位中心偏差：卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。
蓝牙信标技术虽然有效的解决了精度问题，但还存在一些其他问题。其因素主要有以下三大类：
1.蓝牙信标需要预先部署于需要定位的楼房内，不能即插即用。
2.蓝牙的传输距离有限，决定了要使用蓝牙作为定位设备，则部署密度需要非常大。
3.由于蓝牙耗电的特性，设备一般无法长时间使用，当设备电池用完后，更换设备的维护成本也是一种较大的开销。
4G LTE通讯技术虽然拥有极高的传输速率，但在某些使用场景时，也并不是非常完美，其问题主要有以下三大类：
1.虽然目前在国内移动网络的覆盖率很高，但由于其通讯机制上的限制，移动通讯必须经由基站转发才可传输数据。在有一些地区没有铺设基站、信号直放站，也就导致使用4G设备无法与其他设备互通。
2.4G设备每月需要支付一定的网络维护费用，增加了成本开销。
3.4G设备功耗远大于其他通讯传输方式，充电频率较高。
目前在市的定位系统中，均已定位单个人员为主，没有一种系统/设备可以同时对多个人员的行走轨迹，位置信息进行汇总。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，该系统能精确地进行定位。
为了达到上述技术目的，本实用新型的技术方案是：
一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，包括若干惯导定位装置和定位监控工作站；所述惯导定位装置包括微惯导系统、滤波器和第一网络传输模块，所述微惯导系统包括加速计、陀螺仪、磁场检测器和气压计，所述加速计、陀螺仪、磁场检测器和气压计采集的数据传输给滤波器，滤波器滤波后传输给第一网络传输模块；所述定位监控工作站包括第二网络传输模块、数据库和显示模块，所述第二网络传输模块接收第一网络传输模块传输的数据，第二网络传输模块接收的数据存储至数据库，显示模块显示数据库存储的数据信息。
惯导定位是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下、地下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。MEMS是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸为几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。
总而言之，微惯导系统是以低成本的通用MEMS器件为基础，根据应用、误差修正、误差补偿的需要结合使用上述传感器，充分利用每种传感器的特长，通过载体运动模式学习、滤波算法设计、硬件和结构设计等，达到高精度自主定位的目标。不依赖于导航卫星、无线基站、电子标签等任何辅助设备或先验数据库，仅通过载体自身配置的小型微型惯性传感器，可完成任何场景下人员、车辆、机器人等的准确定位。由于惯导定位以上的这些特性很好的解决了GPS与蓝牙定位是的一系列缺陷，使得定位的使用场景(特别是在室内、地下室)可以进一步的扩展。
所述滤波器为卡尔曼滤波器，进行错误数据过滤。
所述显示模块包括显示屏，用于显示人员行走轨迹。
所述第一网络传输模块、第二网络传输模块为无线自组网模块。
自组网技术是一种移动通信和计算机网络相结合的网络，网络的信息交换采用计算机网络中的分组交换机制，用户终端是可以移动的便携式终端，自组网中每个用户终端都兼有路由器和主机两种功能。作为主机，终端需要运行各种面向用户的应用程序，如编辑器、浏览器等；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议，根据路由策略和路由表完成数据分组的转发和路由维护工作，故要求节点实现合适的路由协议。自组网路由协议的目标是快速、准确和高效，要求在尽可能短的时间内查找到准确可用的路由信息，并能适应网络拓扑的快速变化，同时减小引入的额外时延和维护路由的控制信息，降低路由协议的开销，以满足移动终端计算能力、储存空间以及电源等方面的限制，且不受制于现有的4G移动公用网络，可以在自治无线网络内不限制地理、移动网络信号等问题。开发定制的定位系统采用了多任务方式可纵览所有工作人员的行走轨迹。
本实用新型通过惯性导航的方式解决GPS定位定位精度极意受到天气、物体遮挡等因素的影响，以及蓝牙传输距离有限等问题；使用了无线自组网的通讯方式用于解决4G在某些特定场景下无法工作的问题，能够精确汇总多个人员的行走轨迹。
附图说明
图1为惯导定位装置工作示意图。
图2为定位监控工作站工作示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，其特征在于包括若干惯导定位装置和定位监控工作站；所述惯导定位装置包括微惯导系统、卡尔曼滤波器和第一网络传输模块，所述微惯导系统包括加速计、陀螺仪、磁场检测器和气压计，所述加速计、陀螺仪、磁场检测器和气压计采集的数据传输给卡尔曼滤波器，卡尔曼滤波器滤波过滤错误数据后传输给第一网络传输模块(为无线自组网模块)。工作时，如图1所示，加速计、陀螺仪、磁场检测器和气压计采集相应的数据，获得相对坐标、加速度、高度等数据信息，获得的数据信息通过卡尔曼滤波器，滤波过滤错误数据后传输给第一网络传输模块，第一网络传输模块将数据信息传输给定位监控工作站。
所述定位监控工作站包括第二网络传输模块(可以为无线自组网模块)、数据库和显示模块(包括显示屏)，所述第二网络传输模块接收第一网络传输模块传输的数据，第二网络传输模块接收的数据存储至数据库，显示模块的显示屏显示数据库存储的数据信息。如图2所示，第二网络传输模块接收第一网络传输模块传输的数据(相对坐标、加速度、高度等)，第二网络传输模块接收的数据存储至数据库，最后显示模块的显示屏显示数据库存储的数据信息。如可以通过相对坐标、加速度、高度等信息绘制3D图形进行显示。
上述实施例不以任何方式限制本实用新型，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，其特征在于包括若干惯导定位装置和定位监控工作站；所述惯导定位装置包括微惯导系统、滤波器和第一网络传输模块，所述微惯导系统包括加速计、陀螺仪、磁场检测器和气压计，所述加速计、陀螺仪、磁场检测器和气压计采集的数据传输给滤波器，滤波器滤波后传输给第一网络传输模块；所述定位监控工作站包括第二网络传输模块、数据库和显示模块，所述第二网络传输模块接收第一网络传输模块传输的数据，第二网络传输模块接收的数据存储至数据库，显示模块显示数据库存储的数据信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，其特征在于：所述滤波器为卡尔曼滤波器。
3.根据权利要求1所述的一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，其特征在于：所述显示模块包括显示屏。
4.根据权利要求1所述的一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，其特征在于：所述第一网络传输模块为无线自组网模块。
5.根据权利要求1所述的一种基于自组网的室内惯导定位人员位置监控系统，其特征在于：所述第二网络传输模块为无线自组网模块。
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