專利名稱：一種基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)通信、個(gè)人定位和控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線 Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的消防救援系統(tǒng)中，消防員被派遣進(jìn)入火場(chǎng)后進(jìn)行偵查、滅火和其他作業(yè) 時(shí)，只能通過警用對(duì)講機(jī)與指揮中心進(jìn)行聯(lián)系。但是由于火場(chǎng)情況復(fù)雜，突發(fā)情況很多，可 能造成消防員遇險(xiǎn)后無法及時(shí)向指揮中心求救，從而錯(cuò)失最佳救援時(shí)機(jī)；同時(shí)，指揮中心也 無法實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地了解前線員的情況，指揮官無法進(jìn)行精確地指揮，使指揮系統(tǒng)無法發(fā)揮其 最大的作用。隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，消防員呼救器作為消防員常規(guī)的個(gè)人防護(hù)裝備之一，為 保護(hù)消防員人身安全起到了巨大的作用。消防員作戰(zhàn)時(shí)配備它進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)，一旦消防員 一定時(shí)間沒有運(yùn)動(dòng)反應(yīng)，呼救器就會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信息，引導(dǎo)救援人員搜救遇險(xiǎn)消防員，但 是由于災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜多變，噪音源眾多，加上周邊建筑的阻隔，報(bào)警信息傳輸?shù)木嚯x有 限，搜救過程極為耗時(shí)，不但遇險(xiǎn)消防員的生命安全受到威脅，也給救援人員帶來新的危 險(xiǎn)。因此，急需能夠有效縮短搜救時(shí)間，提高搜救效率的裝置。實(shí)用新型專利“消防員火場(chǎng)多點(diǎn)無線呼救裝置200620041686. X”中，提出一種消防 員火場(chǎng)多點(diǎn)無線呼救裝置，消防員佩帶子機(jī)進(jìn)入火場(chǎng)或其它事故現(xiàn)場(chǎng)，一旦遇到威脅人身 安全的險(xiǎn)情，子機(jī)可通過手動(dòng)或自動(dòng)發(fā)出連續(xù)報(bào)警聲響信號(hào)、定位頻閃光信號(hào)和報(bào)警工作 狀態(tài)無線電信號(hào)。然而，同樣由于聲光信號(hào)傳播有一定的范圍，因此消防員遇險(xiǎn)的信息傳播 局限性比較大，通過無線傳送至母機(jī)端的報(bào)警信號(hào)，能讓指揮員及時(shí)掌握消防員遇險(xiǎn)信息， 然而卻無法及時(shí)準(zhǔn)確獲知遇險(xiǎn)消防員的運(yùn)動(dòng)軌跡、姿態(tài)信息等，故無法得知消防員遇險(xiǎn)的 確切位置并確定最佳搜救路線，這將延誤組織對(duì)遇險(xiǎn)消防員的搶救，錯(cuò)失最佳救援時(shí)機(jī)，以 致威脅遇險(xiǎn)消防員的生命安全。為進(jìn)一步提高消防員在消防作業(yè)時(shí)的安全性，急需研制一種能夠應(yīng)用于火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng) 和其它事故現(xiàn)場(chǎng)的消防員定位系統(tǒng)。然而火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)和其它事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境極端惡劣，主要環(huán) 境因素有極度的高溫、高濕、煙霧、粉塵、有毒有害氣體、腐蝕、爆炸、放射、地鐵隧道結(jié)構(gòu)等 等。常用的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，主要用于能良好接收衛(wèi)星信號(hào)的室外，無法直接用于室內(nèi)尤其是 地下建筑或隧道中。由于火災(zāi)事故和其它災(zāi)害事故多具有突發(fā)性的特點(diǎn)，無法預(yù)先部署信 標(biāo)節(jié)點(diǎn)，加上現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境極端惡劣，故一些室內(nèi)定位技術(shù)，如Wi-Fi、藍(lán)牙、RFID、光跟蹤、超聲 波、紅外線、超寬帶、無線傳感器以及計(jì)算機(jī)視覺定位技術(shù)等均不適用。由于無線電波在室 內(nèi)、地下等復(fù)雜環(huán)境傳播時(shí)的衰減，影響了以測(cè)量接收信號(hào)強(qiáng)度RSS的方式正常使用，而無 線電波在室內(nèi)、地下等復(fù)雜環(huán)境傳輸時(shí)的多徑效應(yīng)以及其它不利因素的制約，亦使得到達(dá) 時(shí)間/到達(dá)時(shí)間差/可觀測(cè)到達(dá)時(shí)間差T0A/TD0A/0TD0A)等方式無法應(yīng)用到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)局限以及針對(duì)其所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種基 于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)在具體應(yīng)用時(shí)，消防員佩帶無線定 位子機(jī)進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)或其它事故現(xiàn)場(chǎng)，指揮員通過無線監(jiān)控主機(jī)監(jiān)測(cè)各個(gè)消防員的姿態(tài)和 運(yùn)動(dòng)軌跡。一旦消防員發(fā)生意外，例如倒地或高空墜落，監(jiān)控主機(jī)將會(huì)報(bào)警，指揮員將進(jìn)一 步判斷確認(rèn)，根據(jù)情況及時(shí)派遣其他員根據(jù)定位信息快速準(zhǔn)確的進(jìn)入火場(chǎng)及時(shí)進(jìn)行營(yíng)救。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系 統(tǒng)，由無線監(jiān)控主機(jī)10、無線定位子機(jī)11和無線中繼12組成，其中，無線定位子機(jī)11的數(shù) 量視具體情況而定，由進(jìn)入火場(chǎng)的消防員隨身佩帶，并通過無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)與無線監(jiān)控主 機(jī)10直接通信連接，或者無線定位子機(jī)11通過無線中繼12由無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)與無線監(jiān) 控主機(jī)10直接通信連接；指揮員通過無線監(jiān)控主機(jī)10動(dòng)態(tài)監(jiān)控各個(gè)佩帶有無線定位子機(jī) 11的消防員的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡；無線中斷12的數(shù)量視具體情況而定，無線監(jiān)控主機(jī)10通 過無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)與無線中繼12連接；
所述無線監(jiān)控主機(jī)10由監(jiān)控模塊14和無線中心節(jié)點(diǎn)模塊13連接組成，用于監(jiān)控消防 員的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡；其中，消防員的姿態(tài)包括走、跑、上下扶梯、上下電梯、前臥、背臥、 左側(cè)臥、右側(cè)臥以及高空墜落等；
所述無線定位子機(jī)11由中央處理單元模塊18、三軸磁阻傳感模塊15、三軸加速度傳 感模塊16、三軸陀螺儀傳感模塊17、高度傳感模塊19、溫度傳感模塊20和無線終端節(jié)點(diǎn)模 塊21組成，中央處理單元模塊18分別連接三軸磁阻傳感模塊15、三軸加速度傳感模塊 16、三軸陀螺儀傳感模塊17、高度傳感模塊19、溫度傳感模塊20和無線終端節(jié)點(diǎn)模塊21。本發(fā)明中，所述監(jiān)控模塊14由計(jì)算機(jī)或其它嵌入式系統(tǒng)組成，監(jiān)控模塊14將消防 員的定位信息，通過信息融合和三維成像技術(shù)，將消防員的運(yùn)動(dòng)軌跡在二維或三維坐標(biāo)系 中進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，將消防員的姿態(tài)以動(dòng)畫方式顯示，并在消防員倒地或高空墜落時(shí)報(bào) 警，為火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)指揮官提供指揮決策的信息支持，從而最大限度的保護(hù)消防員的人身安全； 監(jiān)控模塊14具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和回放功能，作為消防官兵的日常戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練評(píng)估。本發(fā)明中，所述無線中心節(jié)點(diǎn)模塊13具有發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立Mesh網(wǎng)絡(luò)、管理 Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、路由查找及數(shù)據(jù)收發(fā)功能。本發(fā)明中，所述無線中繼12采用路由器，用于在遠(yuǎn)距離定位通信或地鐵等環(huán)境 中，對(duì)定位數(shù)據(jù)信號(hào)的多跳路由通信，擴(kuò)展通信距離和拓寬應(yīng)用場(chǎng)景。本發(fā)明中，所述無線終端節(jié)點(diǎn)模塊21具有路由功能及數(shù)據(jù)收發(fā)功能。即既能接收 直接從無線中心節(jié)點(diǎn)發(fā)來或者是通過其它無線定位子機(jī)、無線中繼由發(fā)來的無線中心節(jié)點(diǎn) 的信息，亦能直接或者通過其它無線定位子機(jī)、無線中繼路由向無線中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，同 時(shí)具有路由功能，為其它無線定位子機(jī)或無線中繼提供信息的路由轉(zhuǎn)發(fā)。 本發(fā)明中，上述系統(tǒng)是通過多個(gè)無線定位子機(jī)和中繼節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無線通信網(wǎng)絡(luò)并實(shí) 時(shí)采集數(shù)據(jù)信息，無線傳輸?shù)竭_(dá)無線監(jiān)控子機(jī)，通過信息融合技術(shù)計(jì)算出消防員的運(yùn)動(dòng)軌 跡，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)定位，使指揮員可以及時(shí)的了解消防員的安危狀況，達(dá)到最快的遇險(xiǎn)反應(yīng) 速度，從而可以盡早安排人員進(jìn)行營(yíng)救。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在 a.定位數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性本發(fā)明由無線監(jiān)控主機(jī)、若干無線定位子機(jī)、若干無線中繼以及構(gòu)成無線Mesh網(wǎng)狀 網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)非視距傳輸，本發(fā)明具有較大的網(wǎng)絡(luò)容量和覆蓋面積，同時(shí)能夠較好的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多 點(diǎn)的傳輸，充分保證了無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性，使火場(chǎng)指揮官可以動(dòng)態(tài)監(jiān)控消防 員的運(yùn)動(dòng)軌跡和姿態(tài)，使救援人員可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡及早到達(dá)遇險(xiǎn)地點(diǎn)，為營(yíng)救處在險(xiǎn)境 中的消防員的生命贏得了寶貴時(shí)間。
b.定位信息的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性
本發(fā)明的無線定位子機(jī)通過三軸磁阻傳感模塊、三軸加速度傳感模塊、三軸陀螺儀傳 感模塊、高度傳感模塊、溫度傳感模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊以及中央處理單元實(shí)現(xiàn)高精度的 無線定位，能夠適應(yīng)突發(fā)、極端惡劣的火災(zāi)或其它災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地檢測(cè)到 身處災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的消防員的身體姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)軌跡和位置等信息。c.快速靈活組網(wǎng)，具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性，自主修復(fù)無單點(diǎn)故障
本發(fā)明所構(gòu)建的無線定位監(jiān)控系統(tǒng)有著健壯的無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系，組 網(wǎng)靈活快捷，無需預(yù)先配置，具有強(qiáng)大的自適應(yīng)性。無線定位子機(jī)、無線監(jiān)控主機(jī)以及無線 中繼均以無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)方式互聯(lián)，都具有路由功能，增刪節(jié)點(diǎn)方便，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接 力多跳傳送，適用于地鐵、隧道等應(yīng)用場(chǎng)景。無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)中任何一處的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障 或者受到干擾，數(shù)據(jù)包將通過Mesh網(wǎng)絡(luò)智能化的算法自動(dòng)路由到備用路徑繼續(xù)進(jìn)行傳輸， 實(shí)現(xiàn)自主修復(fù)，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行不會(huì)受到影響。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？梢砸罁?jù)火場(chǎng)的規(guī)模進(jìn) 行調(diào)整，并且設(shè)置簡(jiǎn)便，突出了無線定位監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)?？煽?，靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。d.無線定位子機(jī)的小型化、智能化
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)定位子機(jī)的小型化、智能化。進(jìn)入火場(chǎng)前，消防員只需將無 線定位子機(jī)進(jìn)行佩帶，此外無需消防員進(jìn)行任何其他操作，從而減少了消防員的操作步驟。 移動(dòng)定位子機(jī)的重量輕，體積小，有效減輕消防員的攜行裝備重量和體積。移動(dòng)定位子機(jī)的 小型化、智能化簡(jiǎn)化了消防員對(duì)裝備的學(xué)習(xí)使用、攜帶后基本不影響戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作，便于列裝， 從而提高戰(zhàn)斗力。e.定位信息的可視化、立體化
本發(fā)明在無線定位主機(jī)端通過信息融合，將各個(gè)消防員的運(yùn)行軌跡進(jìn)行二維或三維動(dòng) 態(tài)顯示，并且通過動(dòng)畫效果動(dòng)態(tài)顯示出消防員當(dāng)前的行為姿態(tài)，包括走、跑、上下扶梯、上下 電梯、前臥、背臥、左側(cè)臥、右側(cè)臥以及高空墜落等?？梢允怪笓]員直觀的對(duì)各消防員的狀況 進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，從而為其提供指揮決策的信息支持。f.戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練評(píng)估，制定科學(xué)的訓(xùn)練方案，提高戰(zhàn)斗力
本發(fā)明在無線監(jiān)控主機(jī)端，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和回放，作為消防官兵的日常戰(zhàn)術(shù)訓(xùn) 練評(píng)估，從而可以制定更貼近實(shí)際情況的科學(xué)訓(xùn)練方案，提高戰(zhàn)斗力。


圖1為本發(fā)明的基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景圖。圖2為本發(fā)明的無線監(jiān)控主機(jī)結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明的無線定位子機(jī)結(jié)構(gòu)框圖。圖4為本發(fā)明的無線中繼節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖。圖5為本發(fā)明定位通信的流程圖。
圖中標(biāo)號(hào)10為無線監(jiān)控主機(jī)，11為無線定位子機(jī)，12為無線中繼，13為無線中心 節(jié)點(diǎn)模塊，14為監(jiān)控模塊，15為三軸磁阻傳感模塊，16為三軸加速度傳感模塊，17為三軸陀 螺儀傳感模塊，18為中央處理單元模塊，19為高度傳感模塊，20為溫度傳感模塊，21為無線終端節(jié)點(diǎn)模塊。
具體實(shí)施例方式下面實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。實(shí)施例1 參照?qǐng)D1所示的應(yīng)用場(chǎng)景，本發(fā)明所述的一種基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架 構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)由無線監(jiān)控主機(jī)10、6個(gè)無線定位子機(jī)11以及2個(gè)無線中繼12 組成，并構(gòu)成無線Mesh網(wǎng)狀通信網(wǎng)。其中6個(gè)無線定位子機(jī)11由進(jìn)入火場(chǎng)的消防員隨身 佩帶，并通過無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)與無線監(jiān)控主機(jī)10通信。指揮員通過無線監(jiān)控主機(jī)10動(dòng) 態(tài)監(jiān)控各個(gè)消防員的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)通信狀況，指示在相應(yīng)地方設(shè)置了 2 個(gè)無線中繼12。例如地鐵場(chǎng)景下，消防員在向地鐵深層進(jìn)行偵察、搜索、救援或滅火等作業(yè) 時(shí)，由指揮官根據(jù)地鐵結(jié)構(gòu)、信號(hào)強(qiáng)度等情況，指示消防員在相應(yīng)位置投放無線中繼后繼續(xù) 前進(jìn)執(zhí)行任務(wù)。在商場(chǎng)場(chǎng)景下，亦可以選擇在商場(chǎng)外部將無線中繼進(jìn)行投放、發(fā)射或?qū)⑵錃?浮使用，或者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況無需設(shè)置無線中繼。參照?qǐng)D2，本發(fā)明所述的無線監(jiān)控主機(jī)10包括監(jiān)控模塊14，與監(jiān)控模塊14連接的 無線中心節(jié)點(diǎn)模塊13。無線中心節(jié)點(diǎn)模塊13可以選用AGBE340-5W，將其設(shè)置為中心節(jié)點(diǎn) 工作模式，由其發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立Mesh網(wǎng)絡(luò)、管理Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信 息、路由查找以及進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。監(jiān)控模塊14可以是計(jì)算機(jī)或者其它嵌入式系統(tǒng)，例如使 用一臺(tái)高可靠強(qiáng)防護(hù)的軍用筆記本電腦，安裝對(duì)應(yīng)的消防員火場(chǎng)定位軟件，通過信息融合 和三維成像技術(shù)，將消防員的運(yùn)動(dòng)軌跡在二維或三維坐標(biāo)系中進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，將消防 員的姿態(tài)以動(dòng)畫方式顯示，并在消防員倒地或高空墜落時(shí)報(bào)警，為火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)指揮官提供指 揮決策的信息支持，從而最大限度的保護(hù)消防員的人身安全。同時(shí)，監(jiān)控模塊還可以對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行存儲(chǔ)和回放，作為消防官兵的日常戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練評(píng)估。參照?qǐng)D3，本發(fā)明所述的無線定位子機(jī)11包括中央處理單元模塊18，分別與中央 處理單元模塊18連接的三軸磁阻傳感模塊15、三軸加速度傳感模塊16、三軸陀螺儀傳感 模塊17、高度傳感模塊19、溫度傳感模塊20和無線終端節(jié)點(diǎn)模塊21 ；其中三軸磁阻傳感 模塊15、三軸加速度傳感模塊16、三軸陀螺儀傳感模塊17、溫度傳感模塊20可以分別用 分立的芯片構(gòu)成，比如三軸磁阻模塊可以用分立的芯片HMC1023和ADS7844E數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 三軸加速度模塊16可以用KXP74-1050等，亦可以用一體化模塊，比如集成了三軸陀螺儀、 三軸磁阻傳感器、三軸加速傳感器并帶溫度傳感器提供溫度補(bǔ)償?shù)腁DIS16405，高度傳感模 塊可用帶溫補(bǔ)的MS5540-CM，無線終端節(jié)點(diǎn)模塊21可以選用AGBE340-5W，將其設(shè)置為路由 節(jié)點(diǎn)。中央處理單元模塊18可以由處理器M30626FHPGP、存儲(chǔ)器Atmel公司的Flash芯片 AT45DB161D、接口芯片等常規(guī)外圍電路組成。通過中央處理單元模塊，對(duì)各傳感器信息進(jìn)行 數(shù)據(jù)融合Data fusion，將消防員的定位信息動(dòng)態(tài)傳送到無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中，直接或通 過其它節(jié)點(diǎn)、無線中繼匯集到無線監(jiān)控主機(jī)，從而完成數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)上傳的功能。 參照?qǐng)D4，無線中繼12可以選用AGBE340-5W，將其設(shè)置為路由節(jié)點(diǎn)，用于路由轉(zhuǎn)發(fā)無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。
參照?qǐng)D5，本發(fā)明定位通信的流程包括以下步驟 步驟一、無線監(jiān)控主機(jī)向各節(jié)點(diǎn)廣播開始定位指令；
即當(dāng)消防員運(yùn)動(dòng)至進(jìn)入火場(chǎng)前某個(gè)地點(diǎn)，收到無線監(jiān)控主機(jī)廣播的開始定位指令后， 無線定位子機(jī)才開始定位工作，以減小累積誤差。步驟二、無線監(jiān)控主機(jī)向某無線定位子機(jī)按包序列號(hào)請(qǐng)求定位數(shù)據(jù)；
按向無線監(jiān)控主機(jī)登記的無線定位子機(jī)ID列表，無線監(jiān)控主機(jī)向其中一個(gè)無線定位 子機(jī)請(qǐng)求第一個(gè)序列號(hào)的定位數(shù)據(jù)。步驟三、其它無線定位子機(jī)或無線中繼進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)；
根據(jù)實(shí)際變化的無線Mesh網(wǎng)中路由情況，無線監(jiān)控主機(jī)可能直接、或通過其它無線定 位子機(jī)、無線中繼路由轉(zhuǎn)發(fā)后與目標(biāo)無線定位子機(jī)通信上。步驟四、目標(biāo)無線定位子機(jī)收到請(qǐng)求本機(jī)定位數(shù)據(jù)指令后，根據(jù)序列號(hào)與當(dāng)前數(shù) 據(jù)指針，按滑動(dòng)窗口協(xié)議發(fā)送定位數(shù)據(jù)。步驟五、其它無線定位子機(jī)或無線中繼進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)；
根據(jù)實(shí)際變化的無線Mesh網(wǎng)中路由情況，目標(biāo)無線定位子機(jī)可能直接、或通過其它無 線定位子機(jī)、無線中繼路由轉(zhuǎn)發(fā)后與無線監(jiān)控主機(jī)通信上。步驟六、無線監(jiān)控主機(jī)根據(jù)收到或未到數(shù)據(jù)情況，確定下一次對(duì)該子機(jī)的定位數(shù) 據(jù)請(qǐng)求序列號(hào)。步驟七、無線監(jiān)控主機(jī)向下一個(gè)無線定位子機(jī)按包序列號(hào)請(qǐng)求定位數(shù)據(jù)。步驟八、跳轉(zhuǎn)至步驟三。 如此反復(fù)執(zhí)行，無線監(jiān)控主機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)無線定位子機(jī)定位數(shù)據(jù)的采集，由無線 監(jiān)控主機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息融合，將各個(gè)消防員的運(yùn)行軌跡進(jìn)行二維或三維的動(dòng)態(tài)顯示和 報(bào)警，并且通過動(dòng)畫效果動(dòng)態(tài)顯示出消防員當(dāng)前的行為姿態(tài)，包括走、跑、上下扶梯、上下電 梯、前臥、背臥、左側(cè)臥、右側(cè)臥以及高空墜落等?？梢允怪笓]員直觀的對(duì)各消防員的狀況進(jìn) 行準(zhǔn)確判斷，從而為其提供指揮決策的信息支持。同時(shí)亦可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和回放，作為消 防官兵的日常戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練評(píng)估，從而可以制定更貼近實(shí)際情況的科學(xué)訓(xùn)練方案，提高戰(zhàn)斗力。
權(quán)利要求
一種基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)，由無線監(jiān)控主機(jī)(10)、無線定位子機(jī)(11)和無線中繼(12)組成，其特征在于無線定位子機(jī)(11)由進(jìn)入火場(chǎng)的消防員隨身佩帶，并通過無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)與無線監(jiān)控主機(jī)(10)直接通信連接，或者無線定位子機(jī)(11)通過無線中繼(12)由無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)與無線監(jiān)控主機(jī)(10)直接通信連接；指揮員通過無線監(jiān)控主機(jī)(10)動(dòng)態(tài)監(jiān)控各個(gè)佩帶有無線定位子機(jī)(11)的消防員的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡；無線監(jiān)控主機(jī)(10)通過無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)與無線中繼(12)連接；所述無線監(jiān)控主機(jī)(10)由監(jiān)控模塊(14)和無線中心節(jié)點(diǎn)模塊(13)連接組成，用于監(jiān)控消防員的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡； 所述無線定位子機(jī)(11)由中央處理單元模塊(18)、三軸磁阻傳感模塊(15)、 三軸加速度傳感模塊(16)、三軸陀螺儀傳感模塊(17)、高度傳感模塊(19)、溫度傳感模塊(20)和無線終端節(jié)點(diǎn)模塊(21)組成，中央處理單元模塊(18)分別連接三軸磁阻傳感模塊(15)、 三軸加速度傳感模塊(16)、三軸陀螺儀傳感模塊(17)、高度傳感模塊(19)、溫度傳感模塊(20)和無線終端節(jié)點(diǎn)模塊(21)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)，其特征在 于所述監(jiān)控模塊(14)由計(jì)算機(jī)或其它嵌入式系統(tǒng)組成，監(jiān)控模塊(14)將消防員的定位信 息，通過信息融合和三維成像技術(shù)，將消防員的運(yùn)動(dòng)軌跡在二維或三維坐標(biāo)系中進(jìn)行動(dòng)態(tài) 實(shí)時(shí)顯示，將消防員的姿態(tài)以動(dòng)畫方式顯示，并在消防員倒地或高空墜落時(shí)報(bào)警；監(jiān)控模塊 (14)具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和回放功能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)，其特征在 于所述無線中心節(jié)點(diǎn)模塊(13)具有發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立Mesh網(wǎng)絡(luò)、管理Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存 儲(chǔ)Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、路由查找及數(shù)據(jù)收發(fā)功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)，其特征在 于所述無線中繼(12)采用路由器，用于在遠(yuǎn)距離定位通信或地鐵環(huán)境中，對(duì)定位數(shù)據(jù)信號(hào) 的多跳路由通信，擴(kuò)展通信距離和拓寬應(yīng)用場(chǎng)景。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)，其特征在 于所述無線終端節(jié)點(diǎn)模塊(21)具有路由功能及數(shù)據(jù)收發(fā)功能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于無線Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)的消防員火場(chǎng)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)由無線監(jiān)控主機(jī)、若干無線定位子機(jī)和若干無線中繼組成。其中無線監(jiān)控主機(jī)由監(jiān)控模塊和無線中心節(jié)點(diǎn)模塊組成，無線定位子機(jī)由中央處理單元模塊，三軸磁阻傳感模塊、三軸加速度傳感模塊、三軸陀螺儀傳感模塊、高度傳感模塊、溫度傳感模塊和無線終端節(jié)點(diǎn)模塊組成。具體應(yīng)用時(shí)，消防員佩帶無線定位子機(jī)進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)或其它事故現(xiàn)場(chǎng)，指揮員通過無線監(jiān)控主機(jī)監(jiān)測(cè)各個(gè)消防員的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡。一旦消防員發(fā)生遇險(xiǎn)，監(jiān)控主機(jī)將會(huì)報(bào)警，指揮員將進(jìn)一步判斷確認(rèn)，及時(shí)派遣其他員根據(jù)定位信息快速準(zhǔn)確的營(yíng)救遇險(xiǎn)消防員。本發(fā)明對(duì)提高了對(duì)遇險(xiǎn)消防員的快速營(yíng)救效率，降低了戰(zhàn)損率。
文檔編號(hào)H04W84/18GK101990157SQ20101053951
公開日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者常峰, 李震, 汪萍萍, 洪贏政, 薛林, 趙軼惠, 鐘琳, 陳偉, 陳強(qiáng) 申請(qǐng)人:公安部上海消防研究所