[發明專利]一種基于UWB和MSIF的人員狀態監控系統

在審

• 申請號: 201811364922.5
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109738859A
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 楊曉飛;葉輝;陳浩;秦源;馮北鎮;李佳敏
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;H04W4/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于UWB和MSIF的人員狀態監控系統，該系統包括超寬帶定位子系統、多傳感器子系統、網關設備、主控芯片和信息監控終端；該系統通過超寬帶定位子系統獲得人員定位信息，其內置的定位基站通過無線連接的方式將定位信息傳輸給網關設備；通過多傳感器子系統獲得人員狀態信息并傳輸至主控芯片，主控芯片通過無線連接的方式將狀態信息傳輸給網關設備，網關設備通過有線或者無線連接的方式傳輸給信息監控終端；由信息監控終端將人員定位信息和狀態信息融合，并顯示三維的人員定位和狀態圖。本發明可以大范圍、高精度地獲取定位和狀態信息，實現人員狀態的實時監控。

技術領域

本發明涉及一種監控系統，尤其涉及一種基于UWB和MSIF的人員狀態監控系統。

背景技術

隨著國家經濟、技術的發展，室內空間越來越龐大復雜，對人員實施定位和狀態監控，不僅可以幫助人員更加合理迅速地應對各種狀況，還能夠進行更好地管理和保護。

目前已有利用超寬帶技術進行人員的實時定位，運用視覺系統來檢測人員的狀態。然而，僅利用超寬帶技術只能獲得人員的二維信息；運用視覺系統并不能很好地保護人員的隱私。

超寬帶定位技術(UWB)有著定位精度高、穿透力強、分辨率高等優點，非常適合應用于室內定位，但其定位精度容易受多路徑效應的影響而下降。

利用陀螺儀、磁力計、加速度計三傳感器融合的方法是常用的姿態測量方法，但仍然存在著因噪聲干擾而使得測量精度下降的問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種用于人員定位和狀態監控的系統，該系統可全面準確地獲取人員定位、狀態信息，并顯示三維定位狀態圖。

技術方案：本發明所述一種基于UWB和MSIF的人員狀態監控系統，包括超寬帶定位子系統、多傳感器子系統、網關設備、主控芯片和信息監控終端。超寬帶定位子系統中的定位基站通過無線連接的方式將定位信息傳輸給網關設備；多傳感器子系統將狀態信息傳輸給主控芯片，主控芯片通過無線連接的方式將狀態信息傳輸給網關設備，網關設備通過有線或者無線連接的方式傳輸給信息監控終端。

所述超寬帶定位子系統，基于飛行時間技術中的雙邊雙程測距法，用于獲取人員定位信息，該系統包括定位標簽和定位基站。

所述定位標簽，基于超寬帶技術，用于發射超寬帶信號，由被監控人員攜帶。

所述定位基站的位置固定，通過接收、計算定位標簽發送過來的信號，得到定位基站與定位標簽之間的距離，獲得被監控人員的相對位置；根據定位維度的需要，選定基站個數至少等于維度數，分布在目標區域的不同位置，使得多個定位基站發射的信號能夠覆蓋所述目標區域。

所述多傳感器子系統，用于獲取人員狀態信息，包括加速度計、陀螺儀和磁力計，由被監控人員攜帶；包括加速度計所采集的人員姿態角數據、陀螺儀所采集的人員加速度數據及磁力計所采集的人員方位數據在內的人員狀態信息傳輸至主控芯片上，由主控芯片以無線連接方式將數據傳輸至信息監控終端。

所述多傳感器子系統利用多傳感器狀態融合估計算法，將多傳感器獲得的信息融合，實現對人員的準確定位和狀態監控。

優選地，所述多傳感器狀態融合估計算法為卡爾曼濾波算法。

所述信息監控終端，用于將超寬帶的定位子系統獲取的人員定位信息和多傳感器子系統獲取的人員狀態信息融合，顯示出三維的人員定位和狀態圖，對人員的定位和狀態信息進行實時監控。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下優點：1、采用基于超寬帶的定位基站，可實現多個基站發射信號大范圍甚至全范圍覆蓋檢測區域；2、采用雙邊雙程測距方法，減少測量誤差，實現更加精準的定位；3、利用多傳感器狀態融合估計算法，如卡爾曼濾波算法，將多傳感器子系統獲取的信息融合，有效提高姿態角測量的精確度和穩定性。

附圖說明