CN106767784A - 一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及消防室内定位领域，提供了一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法，包括利用惯性导航设备进行室内定位的步骤；根据每个携带所述惯性导航设备的消防人员的行为特征建立与之相对应的惯性导航特征数据库的步骤；采集所述消防人员训练中的惯性导航特征数据用于对所述惯性导航特征数据库进行更新的步骤；以及利用所述惯性导航特征数据库对携带所述惯性导航设备的特定消防人员进行室内精确定位的步骤。本发明的有益效果为：借助蓝牙、惯导室内定位、人工智能、深度学习以及海量数据计算等技术，实现利用精准的蓝牙室内定位方法不断训练惯导，在消防***惯用的惯导室内定位基础上，进一步提高惯性导航的精准度，规避累积误差的存在。

Description

一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法
技术领域
本发明涉及消防室内定位领域，特别涉及一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法。
背景技术
随着我国经济快速发展，城市综合体、高层建筑、地下通道、化工企业和大型建筑不断增多，复杂的建筑结构给消防的灭火和救援工作带来了极大的挑战。由于室内发生火灾时，烟雾弥漫，能见度低，声源众多，秩序混乱，消防员进入室内环境进行灭火和救援时，无法判断自身的具***置，很难行进到指定的目标位置进行实施救援。消防人员发生受伤等意外事件时，借助通常的消防对讲机等设备，无法及时向室外的指挥人员报告建筑内部灾害情况，以及自己的准确位置信息，从而错过最佳的自救和营救时间。面对消防现代化建设的需要以及消防人员安全的保护，对于消防人员的室内精准定位显得尤为重要，依托精确的室内定位技术，不管是在烟雾或者其他复杂的环境下，还是在夜间等自然的恶劣环境中，都能够对消防人员进行实时精准定位，室外指挥员能够根据现场的情况和人员的位置信息，作出科学合理的作战指挥，不仅能够提高室内救援的效率，还能保障消防员的生命安全。
室内定位是指在室内环境中进行位置确定，主要采用无线通讯、基站定位、惯性导航等多种技术集成，达到一种室内位置信息掌握的模式，从而获取人员和事物的实时位置信息。目前，有提出利用WiFi、RFID、超宽带等室内定位方法，但是要么定位精度不高，要么成本很高，代价太大，另外，由于消防和抢险救灾等事件的发生都是突发性的，灾害发生地可能事先没有布置基点，对于借助基点或者信标的室内定位方式就存在一定的局限性；消防体系中大都采用惯性导航室内定位技术，虽然能实现任何环境下持续的实时定位导航，但是只能在都时间内提供准确地位置信息，随着时间的推移，由于漂移或噪声和偏差的存在，累积误差会越来越大，无法实现精准的室内定位导航；有提出利用地磁修正惯导的室内定位方法，虽然室内定位精准度有所改善，但是地磁本身的定位精度相对不是很高，此外，由于火灾等紧急事件存在突发性，消防部门事先没有建立必要的地磁信息库，对于消防体系的室内定位需求适用性不够。
发明内容
本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法，可以实现在有信标的部署建筑内或者无信标的场所内的实时定位服务，精准定位，突破局限，保障安全。
本发明一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法，包括利用惯性导航设备进行室内定位的步骤；根据每个携带所述惯性导航设备的消防人员的行为特征建立与之相对应的惯性导航特征数据库的步骤；采集所述消防人员训练中的惯性导航特征数据用于对所述惯性导航特征数据库进行更新的步骤；以及利用所述惯性导航特征数据库对携带所述惯性导航设备的特定消防人员进行室内精确定位的步骤。
进一步的，所述惯性导航特征数据的获得包括如下步骤：
步骤一、在多种类型的室内空间布置定位信标，利用蓝牙-信标定位技术对携带所述惯性导航设备的消防人员进行精确定位；所述蓝牙-信标定位技术的定位精度为亚米级；所述多种类型室内空间用以模拟突发消防现场；
步骤二、所述惯性导航设备对所述消防人员进行独立定位；
步骤三、用步骤一中得到的精确定位数据修正步骤二中得到的独立定位数据，建立二者之间的数学模型；
步骤四、对所述消防人员的作业行为进行分类，针对每类作业行为运用步骤三的方法建立对应于每类作业行为的数学模型，提高惯性导航定位的精度。
进一步的，所述作业行为包括：加速行进、匀速行进、减速行进、爬楼、下楼、跳跃、静止。
进一步的，针根据每个携带所述惯性导航设备的消防人员的行为特征，得到其在各类作业行为下的所述数学模型及对应的参数数值，形成该消防人员的惯性导航特征数据库。
进一步的，对所述惯性导航特征数据库进行更新具体为：不断采集所述消防人员在训练中的惯性导航特征数据，补充入所述惯性导航特征数据库，使所述惯性导航特征数据库中始终保存有所述消防人员的最新惯性导航特征数据。
进一步的，步骤三中所述数学模型的建立过程中，采用现有人工智能技术，不断根据更新的所述消防员训练时的定位数据，选择优化的数学模型和参数数值。
进一步的，利用所述惯性导航特征数据库对携带所述惯性导航设备的特定消防人员进行室内精确定位的步骤具体为：根据所述惯性导航特征数据库与所述消防人员的一一对应关系，通过对步骤四中所述数学模型的反向推演计算，获得所述消防人员的准确定位与作业状态。
进一步的，所述惯性导航设备为融合了蓝牙和惯导室内定位功能的消防对讲机。
本发明的有益效果为：能够很好的与消防对讲机设备结合，将蓝牙和惯导定位技术融入对讲机或消防单兵作战装置中，借助蓝牙、惯导室内定位、人工智能、深度学习以及海量数据计算等技术，实现利用精准的蓝牙室内定位方法不断训练惯导，便于在消防***惯用的惯导室内定位基础上，进一步提高惯性导航的精准度，规避累积误差的存在；同时，结合精准的蓝牙室内定位技术，可以实现在有信标的部署建筑内或者无信标的场所内的实时定位服务，满足消防灭火或救援的任何环境、任何时间、任何场景的室内定位要求，符合消防实战的需要。精准定位，突破局限，保障安全。
附图说明
图1所示为本发明实施例一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法的具体流程示意图。
图2所示为蓝牙-信标训练惯导的精准室内定位方法流程图。
具体实施方式
下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。
如图1-2所示，本发明实施例一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法，包括利用惯性导航设备进行室内定位的步骤；根据每个携带所述惯性导航设备的消防人员的行为特征建立与之相对应的惯性导航特征数据库的步骤；采集所述消防人员训练中的惯性导航特征数据用于对所述惯性导航特征数据库进行更新的步骤；以及利用所述惯性导航特征数据库对携带所述惯性导航设备的特定消防人员进行室内精确定位的步骤。
优选的，所述惯性导航特征数据的获得包括如下步骤：
步骤一、在多种类型的室内空间布置定位信标，利用蓝牙-信标定位技术对携带所述惯性导航设备的消防人员进行精确定位；所述蓝牙-信标定位技术的定位精度为亚米级；所述多种类型室内空间用以模拟突发消防现场；
步骤二、所述惯性导航设备对所述消防人员进行独立定位；
步骤三、用步骤一中得到的精确定位数据修正步骤二中得到的独立定位数据，建立二者之间的数学模型；
步骤四、对所述消防人员的作业行为进行分类，针对每类作业行为运用步骤三的方法建立对应于每类作业行为的数学模型，提高惯性导航定位的精度。
所述惯性导航特征数据的最终呈现可以采取多种形式，可以是公式及参数，也可以是曲线，在本实施例中采用曲线的形式。步骤三、四中提到的数学模型，可以采取公知的数学模型（可以达到满足实际需求的精度），也可以是采用人工智能技术自我学习、自我进化的模型（可以达到更好的精度）。
所述作业行为包括：加速行进、匀速行进、减速行进、爬楼、下楼、跳跃、静止等各种作业行为。
根据每个携带所述惯性导航设备的消防人员的行为特征，得到其在各类作业行为下的所述数学模型及对应的参数数值，形成该消防人员的惯性导航特征数据库。
对所述惯性导航特征数据库进行更新具体为：不断采集所述消防人员在训练中的惯性导航特征数据，补充入所述惯性导航特征数据库，使所述惯性导航特征数据库中始终保存有所述消防人员的最新惯性导航特征数据。
步骤三中所述数学模型的建立过程中，采用现有人工智能技术，不断根据更新的所述消防员训练时的定位数据，选择优化的数学模型和参数数值。
对消防训练中的定位数据不断重复应用步骤三、四，可以达到“蓝牙训练惯导”的效果，即不断利用蓝牙的高精度定位“训练”惯导的定位精度，使惯导的定位精度更贴合每个特定的消防员，达到更好的效果。
利用所述惯性导航特征数据库对携带所述惯性导航设备的特定消防人员进行室内精确定位的步骤具体为：根据所述惯性导航特征数据库与所述消防人员的一一对应关系，通过对步骤四中所述数学模型的反向推演计算，获得所述消防人员的准确定位与作业状态。
所述惯性导航设备为融合了蓝牙和惯导室内定位功能的消防对讲机或其他消防单兵作战装置。
本发明方法能够很好的与消防对讲机设备结合，将蓝牙和惯导定位技术融入对讲机或单兵作战装置中，在面对事先部署过定位信标的建筑或场所，消防人员可借助基于蓝牙室内定位的消防对讲机或单兵作战装置，实现消防人员的实时定位，因为部署的定位信标的信号衰减特征曲线走势比较明显，依据特征曲线能够准确计算不同时刻之间的距离；相邻之间的定位信标的衰减特征曲线走势大体一致，定位性能稳定，定位精度可以达到亚米级。由于火灾等意外事件的突发性，发生地的不确定性，有时事故的场所没有部署定位信标，这就需要借助惯导室内定位方式进行实战灭火或救援，在此之前，会通过蓝牙信标不断训练惯导定位，让其不断的深度学习，建立惯导特征数据库，通过海量的数据库特征数据计算，确定每位消防人员的作战行为特征，从而确保惯导的精准室内定位，满足消防实战的需要。
本发明提供了一种全环境消防精准定位的方法：给每位消防战士配备融合蓝牙和惯导室内定位模块的消防对讲机装置，并且将对讲机跟消防战士的个人信息绑定，建立基本信息数据库，在平时的演练或训练中，借助蓝牙信标不断反复的训练惯导，利用人工智能技术，让惯导深度反复的学习，建立每位消防人员对讲机的惯导特征数据库，通过跟蓝牙定位的行为特征数据对比，对海量数据进行实时计算，构建每位消防战士的作战行进特征数据库，掌握惯导的磁力计、陀螺仪以及加速度的任意变化对应的消防人员行为变化，从而知悉消防人员的步伐大小、加速或者减速或者静止等行为状态。在无定位信标部署的建筑发生火灾时，借助惯导特征数据库与消防人员行为特征数据库建立的一一对应关系，通过海量数据的反向推演计算，了解消防人员的作战状态和方向，获知消防人员是加速上楼还是减速下楼，亦或是原地静止或者匀速行进，从而实现消防人员的精准定位。本方法符合新时代下“智慧消防、科技消防”的建设需要，真正建立完善的全面的消防应用体系，实现全环境、高精度、多领域的室内定位和消防应急救援体系。
本发明的有益效果为：能够很好的与消防对讲机设备结合，将蓝牙和惯导定位技术融入对讲机或消防单兵作战装置中，借助蓝牙、惯导室内定位、人工智能、深度学习以及海量数据计算等技术，实现利用精准的蓝牙室内定位方法不断训练惯导，便于在消防***惯用的惯导室内定位基础上，进一步提高惯性导航的精准度，规避累积误差的存在；同时，结合精准的蓝牙室内定位技术，可以实现在有信标的部署建筑内或者无信标的场所内的实时定位服务，满足消防灭火或救援的任何环境、任何时间、任何场景的室内定位要求，符合消防实战的需要。精准定位，突破局限，保障安全。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (8)

1.一种蓝牙训练惯导的消防精确室内定位方法，其特征在于，包括利用惯性导航设备进行室内定位的步骤；根据每个携带所述惯性导航设备的消防人员的行为特征建立与之相对应的惯性导航特征数据库的步骤；采集所述消防人员训练中的惯性导航特征数据用于对所述惯性导航特征数据库进行更新的步骤；以及利用所述惯性导航特征数据库对携带所述惯性导航设备的特定消防人员进行室内精确定位的步骤。
2.如权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，所述惯性导航特征数据的获得包括如下步骤：
步骤一、在多种类型的室内空间布置定位信标，利用蓝牙-信标定位技术对携带所述惯性导航设备的消防人员进行精确定位；所述蓝牙-信标定位技术的定位精度为亚米级；所述多种类型室内空间用以模拟突发消防现场；
步骤二、所述惯性导航设备对所述消防人员进行独立定位；
步骤三、用步骤一中得到的精确定位数据修正步骤二中得到的独立定位数据，建立二者之间的数学模型；
步骤四、对所述消防人员的作业行为进行分类，针对每类作业行为运用步骤三的方法建立对应于每类作业行为的数学模型，提高惯性导航定位的精度。
3.如权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，所述作业行为包括：加速行进、匀速行进、减速行进、爬楼、下楼、跳跃、静止。
4.如权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，根据每个携带所述惯性导航设备的消防人员的行为特征，得到其在各类作业行为下的所述数学模型及对应的参数数值，形成该消防人员的惯性导航特征数据库。
5.如权利要求1所述的室内定位方法，其特征在于，对所述惯性导航特征数据库进行更新具体为：不断采集所述消防人员在训练中的惯性导航特征数据，补充入所述惯性导航特征数据库，使所述惯性导航特征数据库中始终保存有所述消防人员的最新惯性导航特征数据。
6.如权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，步骤三中所述数学模型的建立过程中，采用现有人工智能技术，不断根据更新的所述消防员训练时的定位数据，选择优化的数学模型和参数数值。
7.如权利要求2所述的室内定位方法，其特征在于，利用所述惯性导航特征数据库对携带所述惯性导航设备的特定消防人员进行室内精确定位的步骤具体为：根据所述惯性导航特征数据库与所述消防人员的一一对应关系，通过对步骤四中所述数学模型的反向推演计算，获得所述消防人员的准确定位与作业状态。
8.如权利要求1-7任一项所述的室内定位方法，其特征在于，所述惯性导航设备为融合了蓝牙和惯导室内定位功能的消防对讲机。
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