[发明专利]一种火场消防员协同接力定位方法

说明书

本发明涉及一种火场消防员协同接力定位方法及系统。按照待定位标签能通信的UWB基站数目，先将其分为多种优先级，再进行针对性定位。针对第一优先级标签，将UWB和INS相结合，在UWB基站充足但却多半处于NLOS环境的情况下，削弱了UWB测距值中的NLOS误差，提高了第一优先级标签的定位精度。然后将已经定位的标签作为移动锚点，与对应的UWB基站组合成参考节点，针对其余优先级标签，根据其周围分布的UWB基站和移动锚点情况，采用基于UWB的协同定位算法，以分组定位的方式对待定位标签进行接力定位，提高了其余优先级标签的定位率。本发明可以降低定位对UWB基站分布密度高或者通信半径长的要求，最大程度的使用整个协同定位网络资源，从而获取更多的定位参考信息。

技术领域

本发明涉及室内定位技术领域，特别是涉及一种火场消防员协同接力定位方法及系统。

背景技术

建筑物内火灾事故频发，常需消防员深入火场内部展开灭火救援，如果没有一种良好的消防员定位方法相辅助，那么负责协调调度任务的消防指挥人员因对消防员所在位置及运动状态不了解，在消防员自身遭遇险情时，就无法通知邻近消防员对被困同伴进行施救，也无法为其规划合理的逃生路线，从而错失自救以及营救时机，导致消防员的伤亡率不断攀升。因此，消防员定位问题已然成为现阶段亟待解决的热点问题。

现有的消防员定位方法均是对定位基础设施覆盖范围内的消防员进行定位，未考虑某些消防员因处于定位盲区而造成的定位失效问题，导致消防员的定位率不高；由于定位方式比较单一，导致消防员的定位精度有限；定位基础设施常需提前在建筑物内布设，灵活性和实用性不够。

因此，本领域亟需一种利用多种参考节点准确定位的协同接力定位方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种火场消防员协同接力定位方法及系统，利用多重参考节点进行层层定位，有效解决了定位基础设施不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种火场消防员协同接力定位方法，所述方法包括：

将处于三个及以上数量的UWB基站范围内的所有标签设置为第一优先级标签，将处于三个以下数量的UWB基站范围内的标签设置为其余优先级标签；所述标签由消防员随身携带；

利用融合UWB/INS的定位算法定位第一优先级标签；

将定位后的所述第一优先级标签与能够覆盖所述其余优先级标签的UWB基站组合成参考节点，利用基于UWB的协同定位算法定位所述其余优先级标签。

在一些实施例中，所述将定位后的所述第一优先级标签与能够覆盖所述其余优先级标签的UWB基站组合成参考节点，利用基于UWB的协同定位算法定位所述其余优先级标签，具体包括：

确定与待定位标签距离最近的第一已定位标签；所述待定位标签为所述其余优先级标签中的一个；

确定与所述第一已定位标签的距离在设定范围内的第二已定位标签；所述第一已定位标签和所述第二已定位标签均为定位后的第一优先级标签；

以所述第一已定位标签、所述第二已定位标签以及能够覆盖所述其余优先级标签的基站为参考节点，采用基于UWB的协同定位算法确定所述其余优先级标签的位置。

在一些实施例中，所述利用融合UWB/INS的定位算法定位第一优先级标签，具体包括：

获取佩戴标签的消防员的定位数据；所述定位数据包括：坐标数据、步数、步长和航向角；

根据所述定位数据利用EKF和PDR算法计算标签的初始位置估计坐标；

根据所述标签的初始位置估计坐标计算所述标签到每个UWB基站的距离，得到距离计算值；