一種uwb自主定位系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及室內(nèi)自主導航定位技術領域，特別是涉及一種UWB自主定位系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]目前，由于GPS與北斗導航衛(wèi)星的廣泛應用，室外導航定位技術的發(fā)展日趨成熟。然而由于衛(wèi)星信號難以穿透室內(nèi)建筑物，并且室內(nèi)的環(huán)境非常復雜，存在的多徑、非視距干擾導致室內(nèi)導航定位難以實現(xiàn)或難以真正達到應用需求。
[0003]然而室內(nèi)又是與人類生活工作關系最為密切的場合，室內(nèi)導航定位服務存在大量的應用需求。例如在消防作戰(zhàn)中，消防隊員的工作性質高度危險，他們可能會進入一些復雜的高層建筑，人員的自身安全就成為問題，火場環(huán)境復雜惡劣，尤其是建筑物內(nèi)部布局復雜、障礙物多、多徑效應嚴重，定位困難，火場如果有高層建筑，各樓層的火勢不同，指揮員指揮作戰(zhàn)需要將人員的位置精確定位到樓層及樓層上的具體位置；同時指揮保障終端需要隨時監(jiān)控人員的位置信息、身體狀況及其所處環(huán)境條件，以至于能夠在危險時候最為及時通知并召回人員。
[0004]再如反恐作戰(zhàn)時，往往是一個班或排進行戰(zhàn)斗，且作戰(zhàn)時間可能為夜間，作戰(zhàn)環(huán)境多為樓宇民居，在這種布局復雜巷戰(zhàn)環(huán)境中導航定位非常困難，同時班排間需要獲知相互位置信息，互相協(xié)同作戰(zhàn)；同時班排指揮員需要隨時獲知各個單兵的位置信息、身體情況，能夠隨時指揮調動單兵行動，并能夠通過各個單兵獲取的場景信息得到戰(zhàn)場全局狀況。
[0005]多模復合室內(nèi)實景構圖自主導航定位全數(shù)字化單兵頭盔可以有效的解決這些問題，首先它可以實現(xiàn)人員高精度的室內(nèi)導航定位需求；其次它可以獲取復雜環(huán)境的全天候圖像信息便于單兵展開工作；再次它可以通過多個傳感器復合處理對室內(nèi)場景實時構圖；最后指揮控制終端能夠綜合單兵信息，得到戰(zhàn)場全局態(tài)勢，靈活指揮單兵作戰(zhàn)。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型解決的問題是提供一種UWB自主定位系統(tǒng)，利用多模復合對室內(nèi)實景構圖，實現(xiàn)實時高精度的火場、反恐等領域戰(zhàn)士的自主導航定位要求，為場指揮員的作戰(zhàn)指揮和場內(nèi)戰(zhàn)士的安全提供保障，有效提升我國在室內(nèi)人員自主定位方面的技術水平和裝備水平。
[0007]本實用新型的技術方案是，一種UWB自主定位系統(tǒng)，包括多模復合自主導航定位MSFL全數(shù)字化單兵頭盔、以及室內(nèi)實景構圖指揮保障ZHD終端；
[0008]所述的多模復合自主導航定位MSFL全數(shù)字化單兵頭盔包括UWB模塊、IR紅外成像模塊、MEMS模塊、LA激光測距模塊、自動云臺穩(wěn)定模塊、呼吸過濾模塊、室溫測量模塊、多模復合處理模塊、CC數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述的UWB模塊通過UWB雷達收發(fā)模塊獲取人員在室內(nèi)空間距離信息，所述的IR紅外成像模塊利用長波紅外的穿透性，可以在煙霧、黑夜等惡劣環(huán)境下獲取當前的周邊環(huán)境圖像，所述的MEMS模塊利用MEMS傳感器獲取當前人員的姿態(tài)信息，所述的LA激光測距模塊利用激光測距模塊進行掃描獲取當前人員與室內(nèi)空間的相對距離信息，所述多模復合處理模塊將UWB模塊、IR紅外成像模塊、MEMS模塊和LA激光測距模塊四個模塊的數(shù)據(jù)信息進行接收，所述自動云臺穩(wěn)定模塊與UWB模塊、LA激光測距模塊相連，用于對UWB模塊與LA激光測距模塊進行穩(wěn)定，避免上述模塊因和振動大角度運動導致測量精度下降；所述呼吸過濾模塊、室溫測量模塊直接與多模復合處理模塊相連，所述的呼吸過濾模塊用于為人員提供氧氣、防毒氣等功能，所述的室溫測量模塊用于測量當前的環(huán)境溫度；所述的CC數(shù)據(jù)傳輸模塊將多模復合自主導航定位MSFL全數(shù)字化單兵頭盔的原始數(shù)據(jù)及處理后的數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)绞覂?nèi)實景構圖指揮保障ZHD終端；
[0009]所述室內(nèi)實景構圖指揮保障ZHD終端包括ZD數(shù)據(jù)傳輸模塊、監(jiān)控指揮模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、實景構圖模塊；所述室內(nèi)實景構圖指揮保障ZHD終端通過ZD數(shù)據(jù)傳輸模塊接收多模復合自主導航定位MSFL全數(shù)字化單兵頭盔的原始數(shù)據(jù)及處理后的數(shù)據(jù)，ZD數(shù)據(jù)傳輸模塊與監(jiān)控指揮模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、實景構圖模塊相連，所述的監(jiān)控指揮模塊，利用接收到的人員的運動狀態(tài)、姿態(tài)位置信息、環(huán)境溫度信息等，實時判斷人員的安全狀態(tài)，及時有效的指揮其相應的運作；所述的數(shù)據(jù)處理模塊，進一步對各個傳感器的原始數(shù)據(jù)進行融合處理，得到室內(nèi)的空間結構信息，人員位置信息等，并通過實景構圖模塊進行顯示；所述的實景構圖模塊，利用數(shù)據(jù)處理模塊處理的數(shù)據(jù)對當前未知室內(nèi)進行實景構圖，并繪制人員三維運行軌跡。
[0010]進一步地，在上述方案中，所述的UWB模塊包括UWB雷達收發(fā)模塊、UffB信息處理模塊、所述的UWB雷達收發(fā)模塊用于發(fā)射和接收UWB雷達信號，并對接收到的雷達回波信號進行預處理；所述的UWB處理模塊用于得到人員在室內(nèi)的相對距離信息。
[0011]進一步地，在上述方案中，所述的IR成像模塊包括IR圖像傳感器、IR圖像采集模塊、IR圖像匹配處理模塊，所述的IR圖像傳感器用于探測煙霧、黑暗場景下的室內(nèi)場景；所述的IR圖像采集模塊用于采集IR傳感器得到紅外圖像，并將其傳輸給IR圖像匹配處理模塊；所述的IR圖像匹配處理模塊用于對紅外圖像進行匹配處理，得到室內(nèi)場景的特征點便于進行定位處理。
[0012]進一步地，在上述方案中，所述的MEMS模塊包括加速度計傳感器、陀螺儀傳感器、磁力傳感器、氣壓傳感器，所述的加速度計傳感器用于得到人員當前各個方向運動的加速度，并將其傳輸?shù)蕉嗄秃咸幚砟K；所述的陀螺儀傳感器用于得到人員當前姿態(tài)信息并將其傳輸?shù)蕉嗄秃咸幚砟K；所述的磁力傳感器用于得到人員當前磁力信息并將其傳輸?shù)蕉嗄秃咸幚砟K；所述的氣壓傳感器用于得到人員當前氣壓信息并將其傳輸?shù)蕉嗄秃咸幚砟K。
[0013]進一步地，在上述方案中，所述的LA激光測距模塊包括激光測距傳感器、激光掃描控制模塊、所述的LA激光測距傳感器用于測量室內(nèi)各個方位的相對距離信息；所述的激光掃描控制模塊用于對激光傳感器進行精確轉動控制，使其準確的進行360掃描運行。
[0014]進一步地，在上述方案中，所述的多模復合處理模塊包括ARM處理器、數(shù)據(jù)預處理模塊、多模復合模塊，所述的ARM處理器用于為數(shù)據(jù)預處理和多模復合提供快速運算平臺；所述的數(shù)據(jù)預處理模塊用于對IR紅外圖像、MEMS模塊、激光測距模塊的數(shù)據(jù)進行預處理，并將預處理結果發(fā)送到多模復合模塊；所述的多模復合模塊用于對UWB距離信息、IR紅外圖像匹配結果、MEMS姿態(tài)數(shù)據(jù)以及激光測距結果進行復合處理，得到穩(wěn)定的室內(nèi)導航定位信息。
[0015]本實用新型的有益效果體現(xiàn)在:(I)利用多模復合對室內(nèi)實景構圖；(2)實現(xiàn)實時高精度的火場、反恐等領域戰(zhàn)士的自主導航定位要求；(3)為場指揮員的作戰(zhàn)指揮和場內(nèi)戰(zhàn)士的安全提供保障；(4)有效提升我國在室內(nèi)人員自主導航定位、實景構圖等方面的技術水平和裝備水平。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的系統(tǒng)總框圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0018]如圖1所示，一種UWB自主定位系統(tǒng)，包括多模復合自主導航定位MSFL全數(shù)字化單兵頭盔100以及室內(nèi)實景構圖指揮保障ZHD終端200 ;所述的多模復合自主導航定位MSFL全數(shù)字化單兵頭盔100包括UWB模塊110、IR紅外成像模塊120、MEMS模塊130、LA激光測距模塊140、自動云臺穩(wěn)定模塊150、呼吸過濾模塊160、