本發(fā)明涉及導(dǎo)航定位領(lǐng)域，尤其是一種基于慣性導(dǎo)航的單兵三維定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

市面上的單兵定位大都采用電子羅盤(pán)和計(jì)步器相結(jié)合的技術(shù)，定位精度低，位置偏移嚴(yán)重，當(dāng)處于外部復(fù)雜環(huán)境下，不能夠定位準(zhǔn)確；現(xiàn)在迫切需要一種定位精準(zhǔn)、可適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的單兵定位系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供基于慣性導(dǎo)航的單兵三維定位系統(tǒng)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案為：

一種單兵三維定位系統(tǒng)，包括有定位模塊、通信中繼系統(tǒng)以及后臺(tái)系統(tǒng)；

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

所述慣性導(dǎo)航模塊、第一藍(lán)牙模塊分別與第一核心控制器通過(guò)外圍電路連接；所述第二藍(lán)牙模塊、4G通訊模塊以及第一無(wú)線(xiàn)射頻模塊分別與第二核心控制器通過(guò)外圍電路連接；所述顯示器、第二無(wú)線(xiàn)射頻模塊分別與主機(jī)連接；

所述主機(jī)包括有用于解析慣性導(dǎo)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(jìn)一步地，所述主機(jī)還包括有用于存儲(chǔ)位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、用于建立地理參考模型的地位模塊，所述數(shù)據(jù)庫(kù)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(tái)主機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)第二無(wú)線(xiàn)射頻模塊的無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)送配置命令到通信中繼系統(tǒng)，第一無(wú)線(xiàn)射頻模塊接收；

b.通信中繼系統(tǒng)中的第二藍(lán)牙模塊被啟動(dòng)，與第一藍(lán)牙模塊藍(lán)牙配對(duì)成功，慣性導(dǎo)航模塊啟動(dòng)；

c.通訊中繼系統(tǒng)啟動(dòng)4G通訊模塊的網(wǎng)絡(luò)通訊，等待慣性導(dǎo)航模塊預(yù)熱20s左右，慣性導(dǎo)航模塊開(kāi)始檢測(cè)人力姿態(tài)和方位信息；

d.步驟c中得到的人的姿態(tài)和方位數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)酵ㄐ胖欣^系統(tǒng)，通訊中繼系統(tǒng)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)中的顯示器顯示出來(lái)。

進(jìn)一步地，所述步驟d中通訊中繼系統(tǒng)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)的通訊傳輸方式為4G網(wǎng)絡(luò)通信或無(wú)線(xiàn)射頻通信。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的單兵定位系統(tǒng)采用慣性導(dǎo)航技術(shù)，通過(guò)精準(zhǔn)優(yōu)化的算法計(jì)算人的姿態(tài)位移和偏移角度，定位精度高，水平定位精度在1米以?xún)?nèi)，垂直定位精度在1米以?xún)?nèi)，角度誤差在2度以?xún)?nèi)，在外部復(fù)雜環(huán)境下，仍能夠定位準(zhǔn)確。

后臺(tái)主機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)送配置命令到通信中繼，再啟動(dòng)藍(lán)牙配對(duì)成功，然后啟動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)通訊，等待定位模塊預(yù)熱20s左右，人的姿態(tài)和方位數(shù)據(jù)就可以傳輸?shù)胶笈_(tái)顯示出來(lái)。

通訊傳輸方式是由4G網(wǎng)絡(luò)通信和無(wú)線(xiàn)射頻通信雙通道自由切換，在外部環(huán)境良好的情況，4G網(wǎng)絡(luò)通訊占主導(dǎo)；在地下車(chē)庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)等環(huán)境差的情況下，無(wú)線(xiàn)射頻通信占主導(dǎo)。這樣可以保證通訊流暢，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊。

后臺(tái)系統(tǒng)界面主要包括有主界面、追蹤界面、與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊配合的查詢(xún)界面以及與地位模塊配合的系統(tǒng)配置界面。

后臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)定位解析模塊將信息展示在后臺(tái)系統(tǒng)主界面上，主界面主要來(lái)描繪人的行走軌跡，姿態(tài)展示和數(shù)據(jù)顯示，還包括火源點(diǎn)設(shè)置及軌跡隱藏和顯示，顏色的改變?cè)O(shè)置。

追蹤界面功能是：通過(guò)對(duì)講，后臺(tái)人員根據(jù)目標(biāo)者行走的軌跡，通知追蹤者該如何找到目標(biāo)者。查詢(xún)界面功能是：保存人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，可供以后查詢(xún)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。地位模塊主要是用來(lái)設(shè)置樓層參數(shù)及開(kāi)啟或關(guān)閉識(shí)別功能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式中的定位模塊的模塊連接圖。

圖2為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式中的通信中繼系統(tǒng)的模塊連接圖。

圖3為本發(fā)明一種具體實(shí)施方式中的后臺(tái)系統(tǒng)的模塊連接圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

一種單兵三維定位系統(tǒng)，包括有定位模塊、通信中繼系統(tǒng)以及后臺(tái)系統(tǒng)；

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

所述慣性導(dǎo)航模塊、第一藍(lán)牙模塊分別與第一核心控制器通過(guò)外圍電路連接；所述第二藍(lán)牙模塊、4G通訊模塊以及第一無(wú)線(xiàn)射頻模塊分別與第二核心控制器通過(guò)外圍電路連接；所述顯示器、第二無(wú)線(xiàn)射頻模塊分別與主機(jī)連接；

所述主機(jī)還包括有用于存儲(chǔ)位置信息的數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、用于建立地理參考模型的地位模塊，所述數(shù)據(jù)庫(kù)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(tái)主機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)第二無(wú)線(xiàn)射頻模塊的無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)送配置命令到通信中繼系統(tǒng)，第一無(wú)線(xiàn)射頻模塊接收；

b.通信中繼系統(tǒng)中的第二藍(lán)牙模塊被啟動(dòng)，與第一藍(lán)牙模塊藍(lán)牙配對(duì)成功，慣性導(dǎo)航模塊啟動(dòng)；

c.通訊中繼系統(tǒng)啟動(dòng)4G通訊模塊的網(wǎng)絡(luò)通訊，等待慣性導(dǎo)航模塊預(yù)熱20s左右，慣性導(dǎo)航模塊開(kāi)始檢測(cè)人力姿態(tài)和方位信息；

d.步驟c中得到的人的姿態(tài)和方位數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)酵ㄐ胖欣^系統(tǒng)，通訊中繼系統(tǒng)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)中的顯示器顯示出來(lái)。

步驟d中通訊中繼系統(tǒng)傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng)的通訊傳輸方式為4G網(wǎng)絡(luò)通信或無(wú)線(xiàn)射頻通信。

本發(fā)明的單兵定位系統(tǒng)采用慣性導(dǎo)航技術(shù)，通過(guò)精準(zhǔn)優(yōu)化的算法計(jì)算人的姿態(tài)位移和偏移角度，定位精度高，水平定位精度在1米以?xún)?nèi)，垂直定位精度在1米以?xún)?nèi)，角度誤差在2度以?xún)?nèi)，在外部復(fù)雜環(huán)境下，仍能夠定位準(zhǔn)確。

后臺(tái)主機(jī)啟動(dòng)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻發(fā)送配置命令到通信中繼，再啟動(dòng)藍(lán)牙配對(duì)成功，然后啟動(dòng)4G網(wǎng)絡(luò)通訊，等待定位模塊預(yù)熱20s左右，人的姿態(tài)和方位數(shù)據(jù)就可以傳輸?shù)胶笈_(tái)顯示出來(lái)。

通訊傳輸方式是由4G網(wǎng)絡(luò)通信和無(wú)線(xiàn)射頻通信雙通道自由切換，在外部環(huán)境良好的情況，4G網(wǎng)絡(luò)通訊占主導(dǎo)；在地下車(chē)庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)等環(huán)境差的情況下，無(wú)線(xiàn)射頻通信占主導(dǎo)。這樣可以保證通訊流暢，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通訊。

后臺(tái)系統(tǒng)界面主要包括有主界面、追蹤界面、與數(shù)據(jù)庫(kù)模塊配合的查詢(xún)界面以及與地位模塊配合的系統(tǒng)配置界面。

后臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)定位解析模塊將信息展示在后臺(tái)系統(tǒng)主界面上，主界面主要來(lái)描繪人的行走軌跡，姿態(tài)展示和數(shù)據(jù)顯示，還包括火源點(diǎn)設(shè)置及軌跡隱藏和顯示，顏色的改變?cè)O(shè)置。

追蹤界面功能是：通過(guò)對(duì)講，后臺(tái)人員根據(jù)目標(biāo)者行走的軌跡，通知追蹤者該如何找到目標(biāo)者。查詢(xún)界面功能是：保存人員姿態(tài)數(shù)據(jù)，可供以后查詢(xún)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。地位模塊主要是用來(lái)設(shè)置樓層參數(shù)及開(kāi)啟或關(guān)閉識(shí)別功能。