(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211118481.7 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 江苏德一佳安防科技有限公司 地址 226321 江苏省南 通市通州区二甲镇 新市居8组 (72)发明人 曹熠峰　杨勇　严磊　 (74)专利代理 机构 上海锻创知识产权代理有限 公司 314 48 专利代理师 顾继光 (51)Int.Cl. G01C 21/16(2006.01) G01S 19/47(2010.01) G01D 21/02(2006.01) H04W 4/029(2018.01) H04W 84/18(2009.01) (54)发明名称 可自配置的消防员定位及环境探测的方法 和系统 (57)摘要 本发明提供了一种可自配置的消防员定位 及环境探测的方法和系统， 包括： 步骤1， 设备处 于休眠模式； 步骤2， 设备从休眠模式转入工作状 态； 步骤3， 微惯性导航系统、 卫星导航系统各自 解算出位置 数据； 步骤4， 中央处理机利用传感探 测模块获取环境数据； 步骤5， 获得设备信息和消 防员身份识别信息； 步骤6， 定位设备及消防员身 份识别信息、 融合定位位置数据、 以及消防现场 环境探测数据通过无线通信模块广播发送出去； 步骤7， 设备在工作模式持续智 能检测配置外围 传感探测模块/设备。 本发明可以实现无感使用， 消防员在任务现场无需手动操作各设备从而降 低了工作负担， 也无需对消防员做额外培训， 降 低了使用成本和难度。 权利要求书2页 说明书9页 附图4页 CN 115200579 A 2022.10.18 CN 115200579 A 1.一种可自配置的消防员定位及环境探测的方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S101， 设备处于休眠模式， 只有压力传感器和中央处理机的CPU最小化功能处于活 动状态， 其 余模块处于休眠状态； 步骤S102， 设备从休眠模式转入工作状态， 当中央处理机通过压力传感器探测到压力 值大于一个设定阈值， 并且压力值持续稳定的大于设定阈值， 则判定消防员已经穿着战斗 靴， 准备执行任务， 中央处理机开始检测可配置传感探测设备， 如检测到传感探测模块 或设 备， 则自动将各设备连接并加载到系统中， 并完成各传感探测设备和初始化， 同时， 中央处 理机完成与综合信息中心的通信连接， 加入综合信息中心网络； 步骤S103， 微惯性 导航系统INS、 卫星导 航系统GNS S各自解算出位置数据； 步骤S104， 中央处 理机利用传感探测模块获取环境数据； 步骤S105， 获得设备信息和 消防员身份识别 信息； 步骤S106， 定位设备及消防员身份识别信息、 融合定位位置数据、 以及消防现场环境探 测数据通过 无线通信模块广播发送出去； 步骤S107， 设备在工作模式持续智能检测配置外围传感探测模块/设备， 以实现设备即 插即用功能。 2.根据权利要求1所述的可自配置的消防员定位及环境探测的方法， 其特征在于， 所述 步骤步骤S10 3包括： 微惯性导航系统INS根据初始位置， 基于自身的加速度传感器和角速度传感器的数据 输出， 周期性的基于固定时间间隔进行积分， 从而得到单兵定位设备 的实时位置、 偏航角、 速度信息， 将微惯 性导航系统实时解算出的每一时刻的定位数据， 经过卡尔曼滤波处理后， 得到微惯性 导航系统位置和速度的最终结果； 卫星导航系统GNSS获取卫星信号， 实时解算每一时刻的位置信息， 将实时解算出的每 一时刻的定位数据， 经 过卡尔曼 滤波处理后， 得到卫星导 航位置和速度的最终结果。 3.根据权利要求1所述的可自配置的消防员定位及环境探测的方法， 其特征在于， 所述 步骤步骤S10 3包括： 卫星导航系统GNSS可同时采用多种导航系统， 共同完成位置数据解算， 此处的多种导 航系统包括： GP S， 北斗， 格洛纳斯， 伽利略； 配置有大气压力传感器， 周期性的大气压力传感器测得实时的大气压力值， 将测量得 到每一时刻的大气压力值， 经 过卡尔曼 滤波处理后， 得到大气压力值的最终结果； 配置有温度传感器， 周期性的温度传感器测得实时的大气压力值， 将测量得到每一时 刻的温度值， 经 过卡尔曼 滤波处理后， 得到环境温度的最终结果； 配置有磁场强度传感器， 周期性的磁场强度传感器测得实时的磁场强度值， 将测量得 到每一时刻的磁场强度值， 经 过卡尔曼 滤波处理后， 得到磁场强度的最终结果； 通过大气压力传感器测得的大气压力值， 根据标准大气条件下高度和气压的关系， 以 及实时环境温度得到的修 正系数， 计算出设备的实时海拔高度； 通过磁场强度传感器测得的磁场强度值， 根据地球磁场分布数据库以及修正系数， 计 算出设备的实时偏航角； 利用微惯性导航系统INS、 卫星导航系统GNSS数据、 海拔 高度数据、 偏航角数据， 进行融 合得到融合定位数据；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115200579 A 2融合结构采用集中式融合结构， 将微惯性导航系统和卫星导航系统得到的定位数据、 海拔高度数据、 偏航角数据， 输入到同一中心融合处理器， 在此完成数据对准、 关联、 融合功 能； 在某一个或多个模块出现故障后， 中央处理机根据硬件情况智能化调整定位算法程 序。 4.根据权利要求1所述的可自配置的消防员定位及环境探测的方法， 其特征在于， 所述 步骤S105包括： 设备信息和编号存贮于具有掉电保存功能的模块内， 包括NAND、 EEROM存贮器， 同时设 备还可通过外 部硬件按 钮、 拨动开关改变 配置； 消防员识别 信息， 实现方式包括RFID、 NFC技 术手段。 5.根据权利要求1所述的可自配置的消防员定位及环境探测的方法， 其特征在于， 所述 步骤S106包括： 无线通信模块包括蓝牙、 W IFI、 Zigbe e、 Lora、 自定义无线频率及协议的技 术手段； 通信模块间通信， 具有mesh组网功能。 6.根据权利要求1所述的可自配置的消防员定位及环境探测的系统， 其特征在于， 所述 步骤S107包括： 设定一个预定义的时间阈值， 设备运行时间超过时间阈值则进行一轮外围 传感探测模块/设备， 将新探测到的外围传感探测模块/设备加载到系统中。 7.一种可自配置的消防员定位及环境探测的系统， 其特征在于， 采用权利要求1 ‑6中任 一项所述的可自配置的消防员定位及环境探测的方法， 包括： 模块M1， 信息中心无线模块接收所有定位设备的定位数据； 模块M2， 信息中心综合处 理模块读取地图和建筑物数据库数据； 模块M3， 生成态 势显示画面。 8.根据权利要求7所述的可自配置的消防员定位及环境探测的系统， 其特征在于， 所述 模块M1包括： 信息中心提供无线通信中心节点的功能， 供所有的消防员定位及探测设备连接并发送 设备数据； 信息中心和消防员定位及探测设备间的通信具有加密和身份识别功能， 以防止现场无 线数据通信收到 干扰和侵入。 9.根据权利要求7所述的可自配置的消防员定位及环境探测的系统， 其特征在于， 所述 模块M2包括： 信息中心综合处理模块根据当前任务的位置信 息， 读取数据库中的周边地图数据和建 筑物数据， 尤其是火灾建筑物的数据； 地图数据包括离线数据库或者在线地图数据库。 10.根据权利要求7所述的可自配置的消防员定位及环境探测的系统， 其特征在于， 所 述模块M3包括： 生成的态势显示画面， 包含消防战斗现场的地图显示， 建筑物显示， 消防员实时位置数 据， 消防员身份识别 信息； 如果有建筑物和周围地图3D图形 数据库， 提供3D实时模拟场景显示。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115200579 A 3