[發明專利]一種面向高危生產環境的多模態感知定位模型與系統

有效

• 申請號: 202010548555.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111879305B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 肖江;李輝楚吳;吳敏睿;金海
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16;G01C21/20
• 代理公司: 北京之于行知識產權代理有限公司 11767
• 代理人: 何志欣

本發明涉及一種面向高危生產環境的多模態感知定位系統，包括：至少一個定位終端，佩戴于定位目標上并利用至少一個定位技術進行多模態感知定位而得出所述定位目標在高危生產環境中的當前位置信息；監控終端，與所述定位終端通信連接以遠程監控定位目標的當前位置，其特征在于所述監控終端中包括軌跡相似度計算模塊、感知模型建立模塊與地圖構建模塊，以使得所述定位終端能夠在無信標環境下基于由所述軌跡相似度計算模塊、感知模型建立模塊與地圖構建模塊所分別得出的軌跡相似度數據、環境感知模型與定位技術參考地圖中的一個或幾個以非實時環境感知的方式來選擇性喚醒至少一個定位技術進行多模態感知定位。本發明在提升定位精度的同時保證了多模態定位的實時性。

技術領域

本發明涉及人員定位技術領域，尤其涉及一種面向高危生產環境的多模態感知定位模型與系統。

背景技術

在高危生產環境中，對高危作業人員的準確定位是合理管理人員、保證人身及財產安全的重要前提之一。然而，由于生產原料、產品以及工藝的特殊性，導致生產環境較復雜，現有使用單信號源的定位技術難以滿足對人員精確定位的要求。以石油化工企業為例，石油原料存儲在尺寸巨大的鋼材質油氣倉庫之中。由于倉庫的遮擋及干擾，基于GPS的定位系統對處于該類環境中的人員定位誤差大，甚至會對巡檢人員的行為做出誤判產生誤報，增加生產成本。

目前針對復雜環境中人員定位問題所提出的解決方案，可歸結為如下使用率最高的兩大典型定位策略：

通過融合多種定位技術的優勢提升系統的定位精度的多模態定位為典型定位策略之一。該類典型定位策略是根據定位資源的狀態，如定位信號強度、定位節點個數等，進行權值調整。由于定位資源良好(如信噪比高、定位節點多)的技術，其定位結果的置信度相較于定位資源差的技術更高。因此，賦予其高權值可以使定位結果更接近真實值。另外，將低權值賦予定位資源差的技術可以有效地避免這類技術對結果的誤導。例如現有技術中公開號為CN109298436A的專利文獻所提出的一種多信息融合的室內定位與導航方法，涉及室內導航和定位方法：首先，獲取包括GPS位置信息、地磁數據信息和路徑數據的室內空間分布信息平面圖；其次，移動終端通過內置慣性傳感器信息推算當前位置；然后，獲取當前位置的地磁數據，通過地磁匹配算法實現室內地磁定位；進一步，依據室內校正點的藍牙基站進行當前位置的校正；最后，然后利用多信息融合得到用戶的位置信息，結合平面圖的路徑數據可實現室內導航。例如現有技術中公開號為CN104390643B所提出的一種基于多信息融合實現室內定位的方法，其中包括終端通過磁感應器和攝像頭進行室內導航地圖初始化；所述的終端采用局部位置坐標進行定位系統及慣性系統初始化；所述的終端采集磁感應器和加速度計角度信息并推理當前航位；所述的終端進行空間絕對位置計算和慣性系統反饋校正；所述的終端根據航位推理信息和空間絕對定位信息估計當前空間位置；所述的終端將航位推理信息和空間絕對定位信息作為狀態信息輸入空間位置跟蹤濾波器估計當前空間位置。然而，該類方法涉及的所有信號接收單元一直處于工作狀態，能耗較高。并且，該類方法中所采用的基于PDR的人員定位步驟，為消除由IMU的線性誤差導致的路徑漂移問題，需要通過地標(Landmark)對追蹤路徑進行持續的矯正，地標的選取及監測又會產生額外的人員或者定位基礎設施成本。

為減少能耗及基礎設施開銷，另一類典型定位策略根據某種定位資源的變化情況，判斷人員所處的環境，進而調用合適的定位技術。例如現有技術中公開號為CN106358154A的專利文獻所提出的一種模塊化的可擴展室內外無縫定位方法，其通過采集不同環境中的環境特征數據，并根據采集的環境特征數據對環境進行感知確定用戶所處的環境類型，根據環境類型選擇相應的定位方法，進而實現位置估計。傳感器包括聲音傳感器、光線傳感器、溫度傳感器、磁力計、壓力傳感器或/和濕度傳感器，環境特征數據包括不同環境中的聲、光、電磁、氣壓、溫度或/和濕度。定位方法包括Wi-Fi指紋定位方法，慣性定位方法，地磁指紋定位方法，GNSS定位方法，陰影匹配定位方法，BLE定位方法，FM指紋匹配定位方法，視覺定位方法和AGNSS定位方法。但是，此類方法需要經過數秒的數據采集及判斷才能判斷定位終端所處環境，存在較高的時延。