一种具有室内定位功能的警用肩灯装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种具有室内定位功能的警用肩灯装置，包括电源控制模块、控制器模块、LED驱动模块以及无线定位模块，其中，所述控制器模块包括状态判断模块，所述状态判断模块至少包括基于MEMS的三轴加速度传感器、三轴地磁传感器和三轴陀螺仪传感器；所述LED驱动模块与LED灯组连接；所述控制器模块控制所述无线定位模块信号的收发、对状态判断模块中多个传感器数据进行计算以及控制所述LED灯组的闪烁模式。本实用新型在警用肩灯中嵌入无线定位模块，采用基于ZigBee的无线室内定位技术，结合多个传感器实现对民警姿态的九自由度监测，计算得到民警执勤的状态结果，并结合指纹定位算法，实现了肩灯在安保区域、尤其是复杂的室内环境的自主定位，在向民众提示民警位置的同时向指挥中心实时上报执勤位置，可以有效提高突发事件发生时的快速警力调配处置能力。
【专利说明】
一种具有室内定位功能的警用肩灯装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种警用肩灯装置，特别是涉及一种具有室内定位功能的警用肩灯装置。
【背景技术】
[0002]警用肩灯一般用于民警执勤、巡逻等场合，佩戴在警员肩章上，能够起到提醒、警示的作用。而现有的警用肩灯一般功能比较单一，只具有发光功能或者很简单的单闪、双闪功能。现有肩灯虽然能够起到对民众提示民警自身所在位置作用，但安保指挥中心不能实时准确的获取每个安保人员的具体位置及执勤状态，尤其是当民警处于建筑物内部时，对于民警的位置和状态，指挥中心无法及时获得，无法实现突发事件的快速协调指挥。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种具有室内定位功能的警用肩灯装置，实现民警位置和状态的实时监控，有利于协调指挥，尤其是可应用于建筑物的室内等复杂环境。
[0004]本实用新型提供了一种具有室内定位功能的警用肩灯装置，包括电源控制模块、控制器模块、LED驱动模块以及无线定位模块，其中，所述控制器模块包括状态判断模块，所述状态判断模块至少包括基于MEMS的三轴加速度传感器、三轴地磁传感器和三轴陀螺仪传感器;所述LED驱动模块与LED灯组连接;所述控制器模块控制所述无线定位模块信号的收发、对状态判断模块中多个传感器数据进行计算以及控制所述LED灯组的闪烁模式。
[0005]其中，所述电源控制模块连接到电池，所述电池采用有线或无线方式进行充电，所述电池具有充电保护电路。
[0006]其中，所述LED灯组优选为红蓝LED灯组；
[0007]其中，所述警用肩灯装置包括盒体和上盖，所述盒体和上盖形成一容纳空间。
[0008]其中，所述容纳空间内包括有所述电源控制模块、控制器模块、LED驱动模块以及无线定位模块。
[0009]其中，所述无线定位模块包括无线通信模块和天线。
[0010]其中，所述三轴加速度传感器采集运动的航向角、俯仰角和横滚角，所述三轴地磁传感器采集实时运动方向，所述三轴陀螺仪传感器采集监所实时角速度。
[0011]本实用新型在警用肩灯中嵌入无线定位模块，采用基于ZigBee的无线室内定位技术，结合多个传感器实现对民警姿态的九自由度监测，计算得到民警执勤的状态结果，并通过结合指纹定位算法，实现了肩灯在安保区域、尤其是复杂的室内环境的自主定位，在向民众提示民警位置的同时向指挥中心实时上报执勤位置，可以有效提高突发事件发生时的快速警力调配处置能力。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的警用肩灯的组成模块示意图；
[0013]图2为本实用新型的警用肩灯的立体结构示意图；
[0014]图3为本实用新型的警用肩灯应用拓扑示意图。
【具体实施方式】
[0015]为了便于理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对实用新型进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
[0016]图1为本实用新型的警用肩灯的立体结构示意图，所述警用肩灯包括盒体I和上盖2，所述上盖为可透光材料制成，在盒体I和上盖2组成的容纳空间内设置有电路板3，在电路板3上设置有各种电路模块(未图示)，在电路板3的周边设置有LED灯组，所述LED灯组的光通过上盖2透出，形成点亮的警用肩灯，在所述容纳空间内还包括有电池4和定位模块5，在所述警用肩灯内还包括有未图示的其他部件。
[0017]图2为本实用新型的具有室内定位功能的警用肩灯的组成模块示意图。所述警用肩灯包括电源控制模块，所述电源控制模块用于为警用肩灯提供电量分配控制，所述电源控制模块连接到电池，所述电池可采用有线或无线方式进行充电，所述电池具有充电保护电路;所述电源控制模块分别与控制器模块、LED驱动模块以及无线定位模块相连接，其中所述LED驱动模块与LED灯组连接，用于驱动LED的点亮，其中所述LED灯组优选为红蓝LED灯组;其中，所述控制器模块包括状态判断模块，所述状态判断模块是通过采集基于MEMS的三轴加速度传感器、三轴地磁传感器和三轴陀螺仪传感器的数据计算后进行判断的；所述无线定位模块包括天线，优选所述天线为2.4GHz天线。
[0018]所述控制器模块控制所述定位模块信号的收发、对状态判断模块中多个传感器数据进行计算以及控制肩灯LED的闪烁模式。所述控制器模块优选采用MCU处理器，该MCU处理器可采用低功耗性能优越的MSP430F1210，片内6KB SDRAM，32KB FLASH，通过I2C总线控制三轴加速度传感器、三轴地磁传感器和三轴陀螺仪传感器;通过UART与ZigBee无线定位模块相连。
[0019]所述无线定位模块优选采用NXP公司的JN5168芯片，实现ZigBee信号强度的自动测量及组网传输，天线采用1.5dB的小型陶瓷天线；
[0020]所述LED驱动模块优选采用专门用于驱动LED光源的MAX7314，采用低功耗的PffM脉宽调制方式，所述红蓝LED灯组优选包含高亮红蓝LED各2个、4个、6个、8个或更多个，并具有多种闪亮和照明模式；
[0021 ]所述状态判断模块包括基于MEMS的三轴加速度传感器、三轴地磁传感器和三轴陀螺仪，其中所述三轴加速度传感器优选采用ADXL345，加速度测量范围± 16g，测量精度13bit，最高分辨率4mg/LSB，通过I2C总线与MCU相连。所述三轴地磁传感器优选采用HoneyWell公司的HMC5883，所述三轴地磁传感器主要用于获得监所民警运动的方位角，来确定其运动方向，工作时先由ADXL345测得的俯仰角和横滚角，通过坐标变换将磁传感器测得的磁场强度分量分解到水平方向，再计算方位角。HMC5883通过I2C总线与MCU相连接。所述三轴陀螺仪优选采用ITG3200，通过I2C总线把采集到的实时转动角速度上传到MCU。
[0022]所述电源控制模块采用3V电源输出，具有过压过流保护和电池充放电保护，所述电池优选采用厚度为4mm的高能锂电池，电量550mA，可实现累计工作时长10小时。
[0023]本实用新型采用基于ZigBee的无线室内定位技术，其中，ZigBee是一种短距离、低功耗的无线通信技术，通过无线信号的强度衰减来进行安保区域内定位。基于信号强度随传播距离衰减的特性，将ZigBee无线通信模块嵌入到民警佩戴的肩灯中，结合指纹定位算法进行安保区域内的民警实时定位，在实现定位的同时通过ZigBee信道进行报警数据的传输;将多种MEMS传感器内嵌至肩灯，采用基于MEMS的三轴加速度传感器、三轴地磁传感器和三轴陀螺仪传感器采集民警状态数据，三轴加速度传感器能够采集民警运动的航向角、俯仰角和横滚角，三轴地磁传感器用于采集民警的实时运动方向，三轴陀螺仪传感器可采集监所民警实时角速度，从而得到对执勤状态的总体评价，可判断跌倒、扭打和的发生，从而实现民警姿态的九自由度监测，通过三种数据的融合计算得到民警执勤的状态结果。
[0024]本实用新型在普通肩灯警示提示功能基础上，嵌入无线定位模块，采用基于ZigBee的无线室内定位技术，结合多个传感器实现对民警姿态的九自由度监测，计算得到民警执勤的状态结果，并通过结合指纹定位算法，实现了肩灯在安保区域、尤其是复杂的室内环境的自主定位，在向民众提示民警位置的同时向指挥中心实时上报执勤位置，可以有效提高突发事件发生时的快速警力调配处置能力。如图3所示，通过在普通肩灯中嵌入状态判断模块，实现指挥中心对执勤民警行为的实时监控，当发生异常行为时实时报警，及时处置。
[0025]可以理解的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种具有室内定位功能的警用肩灯装置，包括电源控制模块、控制器模块、LED驱动模块以及无线定位模块，其特征在于:所述控制器模块包括状态判断模块，所述状态判断模块至少包括基于MEMS的三轴加速度传感器、三轴地磁传感器和三轴陀螺仪传感器;所述LED驱动模块与LED灯组连接;所述控制器模块控制所述无线定位模块信号的收发、对状态判断模块中多个传感器数据进行计算以及控制所述LED灯组的闪烁模式。2.如权利要求1所述的警用肩灯装置，其特征在于:所述电源控制模块连接到电池，所述电池采用有线或无线方式进行充电，所述电池具有充电保护电路。3.如权利要求1所述的警用肩灯装置，其特征在于:所述LED灯组为红蓝LED灯组。4.如权利要求1所述的警用肩灯装置，其特征在于:所述警用肩灯装置包括盒体和上盖，所述盒体和上盖形成一容纳空间。5.如权利要求4所述的警用肩灯装置，其特征在于:所述容纳空间内包括有所述电源控制模块、控制器模块、LED驱动模块以及无线定位模块。6.如权利要求1所述的警用肩灯装置，其特征在于:所述无线定位模块包括无线通信模块和天线。7.如权利要求1所述的警用肩灯装置，其特征在于:所述三轴加速度传感器采集运动的航向角、俯仰角和横滚角，所述三轴地磁传感器采集实时运动方向，所述三轴陀螺仪传感器采集监所实时角速度。
【文档编号】F21V33/00GK205424510SQ201620163851
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月3日
【发明人】孙健, 谭林, 李胜广, 李莉, 张晋升, 张 杰, 许文鹏, 张颖杰
【申请人】公安部第研究所, 公安部第一研究所, 北京中盾安全技术开发公司