[发明专利]基于船体结构图的大型舰艇的人员定位导航系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于船体结构图的大型舰艇的人员定位导航系统，包括主控系统和工作人员随身携带的终端，其中，终端至少包括中央处理模块、运动传感器模块、定位校准模块和交互通信模块，终端通过定位校准模块实现初始位置的确定和位置校准后，通过从运动传感器获得的数据进行计算获得工作人员的准确位置；交互通信模块用于实现数据交换和人机交互；主控系统中安装有船体结构图，当各个终端通过交互通信模块将数据上传至主控系统后，主控系统包括负责通过通信网络获取每个工作人员的定位信息，并结合船体结构图在控制室的屏幕上实现图形化显示。本发明方法不依赖电磁信号，不会像基于无线局域网等方式的定位方法受到电磁信号稳定性和干扰的限制。

主权项

1.一种基于船体结构图的大型舰艇人员定位导航方法，其中所利用的基于船体结构图的大型舰艇的人员定位导航系统是：包括主控系统和工作人员随身携带的终端，所述终端至少包括中央处理模块、运动传感器模块、定位校准模块和交互通信模块，所述终端通过定位校准模块实现初始位置的确定和位置校准后，通过从所述运动传感器模块获得的数据进行计算获得工作人员的准确位置；所述交互通信模块用于实现数据交换和人机交互；所述主控系统中安装有船体结构图，当各个终端通过所述交互通信模块将数据上传至主控系统后，所述主控系统负责通过通信网络获取每个工作人员的定位信息，并结合船体结构图在控制室的屏幕上实现图形化显示；其特征在于：基于船体结构图的大型舰艇人员定位导航方法包括以下内容：一、获取船体结构图信息：所述船体结构图信息由舰艇在建造时的设计图经过数字化处理后获得，其中还标记有障碍物、标志物、运动限制和校准点的信息；在导航系统开始工作前，将船体结构图信息导入终端的存储介质中并对应建立相应的坐标系；二、确定工作人员的当前位置坐标和目标位置坐标：2‑1、工作人员当前位置坐标的确定：包括针对大型舰艇上位于海面以上或以下工作人员的定位及大型舰艇楼层变化之间工作人员的定位，其中，海面以上工作人员的定位采用GPS差分的海上定位方法，海面以下工作人员的定位采用基于船体结构图计算的海下定位方法，将运动传感器模块的数据与船体结构图信息结合获得工作人员的准确位置；楼层变化之间工作人员的定位采用高度仪与船体结构图结合的定位方式；其中：基于GPS差分的海上定位是在船体的海面上露天区域设定一个接收GPS信号的基准，利用工作人员随身携带的终端上的GPS定位坐标与该基准的GPS定位坐标的相对关系，确定被测工作人员在船上的相对位置；海下定位是根据GPS跟踪到的工作人员从露天区域进入船舱内的情况或RFID标签得到的工作人员在船舱内的情况确定工作人员的初始位置后，利用所述运动传感器模块实时感知得到测量数据，根据得到的测量数据比对船体结构图信息与RFID标签进行实时定位与动态校准；楼层变化之间工作人员的定位是利用高度仪检测工作人员在楼梯附近的楼层之间的高度变化，即根据船体结构图信息，当高度仪高度数据向上或向下变化一定范围时，将楼层数据增加或减少一层；2‑2、工作人员目标位置坐标由终端使用者给定；三、路径规划：获取工作人员的当前位置坐标和目标位置坐标后，利用双向A*算法、遗传算法和神经网络进行路线规划，得到最佳路径；四、导航信息的输出：导航界面的设计采用汽车GPS导航或手机地图导航的界面设计，同时采用语音和屏幕信息双输出；五、数据的上传与处理：主控系统在获得各个终端传回的定位数据后，在控制室的屏幕上显示所有在舰艇各区域中人员的位置，实现对工作人员位置分布情况和工作情况的实时监控。