[發明專利]一種滅火救援情況下的室內定位與路徑規劃方法

有效

• 申請號: 201810516125.8
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108734356B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 王方順;周詳;歐樂慶;江春;楊波;俞振東;張崟;劉超;李翠俠;周展
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F16/29;G01S19/49;G01C21/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 黃振華

本發明公開了一種滅火救援情況下的室內定位與路徑規劃方法，該方法包括應急現場指揮中心的服務器平臺，消防員隨身裝備的GPS定位模塊、慣性導航模塊、帶增強現實眼鏡的空氣呼吸器、以及信息處理與傳輸的終端設備，通過GPS定位與慣性導航定位求取慣性導航坐標系到世界坐標系轉換關系，獲得消防員在建筑內部的具體位置。再根據指揮中心指定的目標位置，規劃消防員至目標位置的室內最佳路徑。通過本發明方法，可以有效提升消防員滅火救援行動速度，保障消防員行動安全。

技術領域

本發明涉及一種室內定位與最佳路徑規劃方法，特別是涉及一種滅火救援情況下的室內定位與路徑規劃方法。

背景技術

隨著城市快速發展，大型建筑火災時有發生。在大型建筑內部實施滅火救援時，由于火災現場煙霧濃度極高，建筑內部結構復雜，消防員容易迷失方向，減緩行動速度，錯過最佳滅火與救援時機，同時增加了消防員自身安全的危險性。

現在比較成熟的定位與路徑規劃系統主要是室外定位與路徑規劃系統，比如室外車載的高德、谷歌等定位與路徑規劃系統。以上的定位方式廣泛地采用了基于全球定位系統，有的同時在蜂窩無線網絡可以覆蓋到的地方輔助以蜂窩無線定位。針對室內情況，室外定位與路徑規劃系統往往依賴與室外良好的網絡與數據基礎，但是北斗/GPS和蜂窩信號進入室內之后會嚴重衰減，同時會有嚴重的多徑效應產生，定位精度非常低。UWB(UltraWideband)系統可實現較高精度的室內定位，但是需在建筑內提前部署，部署范圍廣、難度大，并且在發生火災斷電情況下不可使用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：采用一種高精度可行的室內定位設備，結合建筑的內部結構CAD圖紙及路徑規劃算法，規劃消防員至指定位置的最佳路徑，并通過增強現實技術呈現給消防員，提高消防員滅火救援行動速度，降低危險系數。

要解決以上所述的技術問題，本發明采取的技術方案為：

一種滅火救援情況下的室內定位與路徑規劃方法，包括如下步驟：

步驟1，應急現場指揮中心服務器平臺從數據庫中提取失火建筑信息，失火建筑信息包括建筑CAD圖、建筑的GPS坐標、各個樓層高度信息，并將失火建筑信息發送到前往火災現場實施滅火救援的消防員信息處理與傳輸終端(可以使用IOS或者安卓智能設備)上；

步驟2，消防員在未進入建筑前開啟隨身裝備的GPS定位模塊、慣性導航模塊、帶增強現實眼鏡的空氣呼吸器和信息處理與傳輸終端設備，記此刻到進入建筑內部這段時間內共上傳了n個坐標點，GPS定位模塊上傳的第i個世界坐標系齊次坐標值是P_GPSi(x_i y_i z_i1)，對應慣性導航模塊上傳的慣性導航坐標系坐標值是P_INSi(x_i y_i z_i 1)，x_i y_i z_i分別表示X、Y、Z軸坐標值，設定慣性導航坐標系經過矩陣T變換之后與世界坐標系重合，根據最小二乘法原理建立如下公式：

上式中，n是GPS定位模塊和慣性導航模塊上傳的坐標點數量，i代表坐標點序號，X是待求的轉換關系參數的α β γ Δx Δy Δz集合，矩陣T表達式為：

其中α、β、γ分別表示慣性導航坐標系坐標值繞X、Y、Z軸旋轉的角度、Δx、Δy、Δz分別表示慣性導航坐標系坐標值沿X、Y、Z軸平移的距離；

步驟3，當消防員進入失火建筑內部進行滅火救援，信息處理與傳輸終端根據慣性導航模塊上傳的Z坐標值及樓層高度信息，判斷消防員當前在失火建筑所處的樓層，再根據步驟2所得到的轉換關系，依據慣性導航坐標系坐標值求取消防員所在的世界坐標系坐標值，結合建筑所在的世界坐標系坐標值，得到消防員在建筑的具體位置，并將位置及當前樓層CAD圖推送顯示在增強現實眼鏡中；