一種單兵三維定位系統及其定位方法與流程

本發明涉及導航定位領域，尤其是一種基于慣性導航的單兵三維定位系統。

背景技術：

市面上的單兵定位大都采用電子羅盤和計步器相結合的技術，定位精度低，位置偏移嚴重，當處于外部復雜環境下，不能夠定位準確；現在迫切需要一種定位精準、可適應復雜環境的單兵定位系統。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題在于提供基于慣性導航的單兵三維定位系統。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為：

一種單兵三維定位系統，包括有定位模塊、通信中繼系統以及后臺系統；

所述定位模塊包括有慣性導航模塊、第一藍牙模塊以及用于控制慣性導航模塊的第一核心控制器；所述通信中繼系統包括有與第一藍牙模塊配套的第二藍牙模塊、4G通訊模塊、第一無線射頻模塊以及用于控制第二藍牙模塊、4G通訊模塊以及第一無線射頻模塊的第二核心控制器；所述后臺系統包括有用于輸出位置信息的顯示器、主機、用于與第一無線射頻模塊連接的第二無線射頻模塊；

所述慣性導航模塊、第一藍牙模塊分別與第一核心控制器通過外圍電路連接；所述第二藍牙模塊、4G通訊模塊以及第一無線射頻模塊分別與第二核心控制器通過外圍電路連接；所述顯示器、第二無線射頻模塊分別與主機連接；

所述主機包括有用于解析慣性導航模塊所采集位置信息的定位算法模塊以及CPU，所述定位算法模塊與CPU連接。

進一步地，所述主機還包括有用于存儲位置信息的數據庫模塊、用于建立地理參考模型的地位模塊，所述數據庫模塊以及地位模塊分別與CPU連接。

一種單兵三維定位方法，所述方法步驟如下：

a.后臺主機啟動，通過第二無線射頻模塊的無線射頻發送配置命令到通信中繼系統，第一無線射頻模塊接收；

b.通信中繼系統中的第二藍牙模塊被啟動，與第一藍牙模塊藍牙配對成功，慣性導航模塊啟動；

c.通訊中繼系統啟動4G通訊模塊的網絡通訊，等待慣性導航模塊預熱20s左右，慣性導航模塊開始檢測人力姿態和方位信息；

d.步驟c中得到的人的姿態和方位數據通過藍牙傳輸到通信中繼系統，通訊中繼系統傳輸到后臺系統中的顯示器顯示出來。

進一步地，所述步驟d中通訊中繼系統傳輸到后臺系統的通訊傳輸方式為4G網絡通信或無線射頻通信。

本發明的有益效果為：

本發明的單兵定位系統采用慣性導航技術，通過精準優化的算法計算人的姿態位移和偏移角度，定位精度高，水平定位精度在1米以內，垂直定位精度在1米以內，角度誤差在2度以內，在外部復雜環境下，仍能夠定位準確。

后臺主機啟動，通過無線射頻發送配置命令到通信中繼，再啟動藍牙配對成功，然后啟動4G網絡通訊，等待定位模塊預熱20s左右，人的姿態和方位數據就可以傳輸到后臺顯示出來。

通訊傳輸方式是由4G網絡通信和無線射頻通信雙通道自由切換，在外部環境良好的情況，4G網絡通訊占主導；在地下車庫、倉庫等環境差的情況下，無線射頻通信占主導。這樣可以保證通訊流暢，實現遠距離通訊。

后臺系統界面主要包括有主界面、追蹤界面、與數據庫模塊配合的查詢界面以及與地位模塊配合的系統配置界面。

后臺系統通過定位解析模塊將信息展示在后臺系統主界面上，主界面主要來描繪人的行走軌跡，姿態展示和數據顯示，還包括火源點設置及軌跡隱藏和顯示，顏色的改變設置。

追蹤界面功能是：通過對講，后臺人員根據目標者行走的軌跡，通知追蹤者該如何找到目標者。查詢界面功能是：保存人員姿態數據，可供以后查詢并進行數據分析。地位模塊主要是用來設置樓層參數及開啟或關閉識別功能。

附圖說明

圖1為本發明一種具體實施方式中的定位模塊的模塊連接圖。

圖2為本發明一種具體實施方式中的通信中繼系統的模塊連接圖。

圖3為本發明一種具體實施方式中的后臺系統的模塊連接圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步闡述。

一種單兵三維定位系統，包括有定位模塊、通信中繼系統以及后臺系統；

所述定位模塊包括有慣性導航模塊、第一藍牙模塊以及用于控制慣性導航模塊的第一核心控制器；所述通信中繼系統包括有與第一藍牙模塊配套的第二藍牙模塊、4G通訊模塊、第一無線射頻模塊以及用于控制第二藍牙模塊、4G通訊模塊以及第一無線射頻模塊的第二核心控制器；所述后臺系統包括有用于輸出位置信息的顯示器、主機、用于與第一無線射頻模塊連接的第二無線射頻模塊；

所述慣性導航模塊、第一藍牙模塊分別與第一核心控制器通過外圍電路連接；所述第二藍牙模塊、4G通訊模塊以及第一無線射頻模塊分別與第二核心控制器通過外圍電路連接；所述顯示器、第二無線射頻模塊分別與主機連接；

所述主機還包括有用于存儲位置信息的數據庫模塊、用于建立地理參考模型的地位模塊，所述數據庫模塊以及地位模塊分別與CPU連接。

一種單兵三維定位方法，方法步驟如下：

a.后臺主機啟動，通過第二無線射頻模塊的無線射頻發送配置命令到通信中繼系統，第一無線射頻模塊接收；

b.通信中繼系統中的第二藍牙模塊被啟動，與第一藍牙模塊藍牙配對成功，慣性導航模塊啟動；

c.通訊中繼系統啟動4G通訊模塊的網絡通訊，等待慣性導航模塊預熱20s左右，慣性導航模塊開始檢測人力姿態和方位信息；

d.步驟c中得到的人的姿態和方位數據通過藍牙傳輸到通信中繼系統，通訊中繼系統傳輸到后臺系統中的顯示器顯示出來。

步驟d中通訊中繼系統傳輸到后臺系統的通訊傳輸方式為4G網絡通信或無線射頻通信。

本發明的單兵定位系統采用慣性導航技術，通過精準優化的算法計算人的姿態位移和偏移角度，定位精度高，水平定位精度在1米以內，垂直定位精度在1米以內，角度誤差在2度以內，在外部復雜環境下，仍能夠定位準確。

后臺主機啟動，通過無線射頻發送配置命令到通信中繼，再啟動藍牙配對成功，然后啟動4G網絡通訊，等待定位模塊預熱20s左右，人的姿態和方位數據就可以傳輸到后臺顯示出來。

通訊傳輸方式是由4G網絡通信和無線射頻通信雙通道自由切換，在外部環境良好的情況，4G網絡通訊占主導；在地下車庫、倉庫等環境差的情況下，無線射頻通信占主導。這樣可以保證通訊流暢，實現遠距離通訊。

后臺系統界面主要包括有主界面、追蹤界面、與數據庫模塊配合的查詢界面以及與地位模塊配合的系統配置界面。

后臺系統通過定位解析模塊將信息展示在后臺系統主界面上，主界面主要來描繪人的行走軌跡，姿態展示和數據顯示，還包括火源點設置及軌跡隱藏和顯示，顏色的改變設置。

追蹤界面功能是：通過對講，后臺人員根據目標者行走的軌跡，通知追蹤者該如何找到目標者。查詢界面功能是：保存人員姿態數據，可供以后查詢并進行數據分析。地位模塊主要是用來設置樓層參數及開啟或關閉識別功能。