高精度定位头盔的制作方法

1.本实用新型涉及安全头盔技术领域，特别涉及一种高精度定位头盔。


背景技术：

2.电力施工作业环境复杂，作业现场存在一定的危险性，人员在施工过程中容易发生生产安全事故。对现场施工管理有着较高的要求。而目前在电力施工现场对区域内的人员有位置跟踪，电子围栏管理等要求。现有市面上具备定位功能的头盔通常采用民用卫星定位跟踪器固定安装于头盔的表面，采用伪距定位技术，由于定位精度大于20米，无法满足对位置管理的精度要求，且民用卫星定位跟踪器和电池装置分成两个独立部分固定于头盔上，造成头盔笨重，人员佩戴舒适性较差。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种高精度定位头盔，旨在解决现有头盔的定位精度差、且头盔笨重佩服舒适性差的技术问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供一种高精度定位头盔，所述高精度定位头盔包括：
5.头盔本体；
6.一体化集成装置，所述一体化集成装置安装于所述头盔本体上，所述一体化集成装置包括gnss定位模块、通信模块和电源模块，所述gnss定位模块包括具备rtk查分解算能力的多频多模rtk定位芯片，所述通信模块与所述gnss定位模块电连接，所述通信模块用于与边缘计算设备无线通信连接，以供所述通信模块将所述gnss定位模块监测的当前定位信息发送至所述边缘计算设备，所述电源模块分别于所述gnss定位模块和所述通信模块电连接。
7.可选地，所述gnss定位模块还包括四臂螺旋天线，所述四臂螺旋天线与所述多频多模rtk定位芯片电连接。
8.可选地，所述一体化集成装置还包括处理器、电源指示灯、网络指示灯和定位指示灯，所述处理器分别与所述电源模块、所述通信模块和所述gnss定位模块电连接，所述处理器还分别与所述电源指示灯、所述网络指示灯和所述定位指示灯电连接，以供所述电源指示灯表示所述电源模块的当前电量状态、所述网络指示灯表示所述通信模块的当前网络连接状态，以及所述定位指示灯表示所述gnss定位模块的当前定位状态。
9.可选地，所述一体化集成装置还包括报警器，所述报警器与所述处理器电连接，以供所述边缘计算设备根据所述当前定位信息识别到作业人员靠近电子围栏区域或危险区域时，发送告警信号至所述通信模块，以供所述处理器接收到所述通信模块输入的告警信号时，控制所述报警器发出报警信息。
10.可选地，所述报警器为喇叭或告警指示灯。
11.可选地，所述一体化集成装置还包括imu监测模块，所述imu监测模块包括三轴陀
螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计，所述imu监测模块与所述通信模块电连接，所述imu监测模块与所述处理器电连接，所述imu监测模块用于获取当前姿态信息，并经过所述处理器发送至所述通信模块，所述通信模块还用于将所述当前姿态信息发送至边缘计算设备，以供所述边缘计算设备根据所述当前定位信息和所述当前姿态信息预判作业人员的位置移动趋势。
12.可选地，所述一体化集成装置还包括摄像头，所述摄像头与所述处理器连接，所述摄像头用于将拍摄的现场监控图像经过所述处理器发送至所述通信模块，以供所述通信模块将所述现场监控图像发送至边缘计算设备。
13.可选地，所述一体化集成装置还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述处理器电连接，所述数据存储模块用于存储所述摄像头拍摄的最近预设时长的所述现场监控图像。
14.可选地，所述电源模块为相互电连接的锂电池和感应线圈，所述感应线圈用于进行电磁感应得到感应电流，并将感应电流充入锂电池，以实现对所述锂电池进行无线充电。
15.可选地，所述通信模块包括3g通信模组、4g通信模组、5g通信模组、wifi模组和蓝牙模组中的一种或者多种。
16.在本实用新型的技术方案中，高精度定位头盔在结构上进行了高度集成一体化设计，将gnss定位模块、通信模块和电源模块一体化设置于高精度定位头盔上，既本实用新型采用一体化结构设计，在传统安全帽的基础上增加一体化集成装置，相比于现有技术中将民用卫星定位跟踪器和电池装置分成两个独立部分固定于头盔，本实用新型降低了头盔的重量，进而提高了人员佩戴舒适性。另外，该一体化集成装置内设有gnss定位模块、通信模块和电源模块，gnss(global navigation satellite system，全球卫星导航系统)定位模块包括具备rtk(real-time kinematic，载波相位差分技术)查分解算能力的多频多模rtk定位芯片，通信模块与gnss定位模块电连接，通信模块用于与边缘计算设备无线通信连接，边缘计算设备可根据gnss定位模块产生的当前定位信息，远程监控现场人员并指导现场作业，当识别到现场人员靠近电子围栏区域或危险区域时，边缘计算设备可将监测预警信息自动推送提醒信息至移动设备，能够实现手机、平板或电脑等移动设备的远程监控和通信，实现对现场人员的精细化管理，并可通过佩戴该高精度定位头盔，使管理人员实时了解现场人员的工作位置，方便管理人员对其现场人员进行监管作业，且当发生意外险情时，方便管理人员快速了解现场人员位置，从而进一步的保证现场人员的人身安全。本实用新型通过集成具备rtk查分解算能力的多频多模rtk定位芯片，从而轻松应对复杂环境的定位连续性和可靠性，确保其精确连续、稳定可靠地完成rtk精密定位，相比于现有市面上具备定位功能的头盔采用的伪距定位技术，本实用新型通过rtk查分解算技术快速实现高精度的厘米级定位，进而克服了现有头盔的定位精度差、且头盔笨重佩服舒适性差的技术问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1为本实用新型一实施例的高精度定位头盔的硬件结构示意图；
19.附图标号说明：
[0020][0021]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0022]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0023]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0024]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0025]
本实用新型中对“上”、“下”、“左”、“右”等方位的描述以图1所示的方位为基准，仅用于解释在图1所示姿态下各部件之间的相对位置关系，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0026]
本实用新型实施例提出一种高精度定位头盔100。
[0027]
请参照图1，本实施例提供一种高精度定位头盔100，高精度定位头盔100包括头盔
本体1和一体化集成装置2；一体化集成装置2安装于头盔本体1上，一体化集成装置2包括gnss定位模块21、通信模块22和电源模块23，gnss定位模块21包括具备rtk查分解算能力的多频多模rtk定位芯片211，通信模块22与gnss定位模块21电连接，通信模块22用于与边缘计算设备无线通信连接，以供通信模块22将gnss定位模块21监测的当前定位信息发送至边缘计算设备，电源模块23分别于gnss定位模块21和通信模块22电连接。
[0028]
在本实施例中，该电源模块23可为大容量充电锂电池231，并且大容量充电锂电池231可具备有线充电和无线充电两种充电功能，该电源模块23为一体化集成装置2中的其他硬件供应电能，进而使一体化集成装置2的长续航得到了极大的保证。
[0029]
在本实施例中，该gnss定位模块21使用的卫星定位技术采用实时载波相位差分定位技术(real-time kinematic，载波相位差分技术)，同时兼容支持其他多种补充定位技术，包括但不限于蓝牙定位、超宽带定位和移动通信定位等。
[0030]
在本实施例中，该gnss定位模块21包括具备rtk(real-time kinematic，载波相位差分技术)查分解算能力的多频多模rtk定位芯片211，该多频多模rtk定位芯片211的型号可为zed-f9p。该多频多模rtk定位芯片211实时采集接收卫星观测数据与差分数据，经过解算后完成对高精度定位头盔100的rtk精准定位，并将高精度定位头盔100的当前定位信息发送至边缘计算设备。
[0031]
在本实施例中，边缘计算设备可远程监控高精度定位头盔100，以指导现场作业。管理人员可随时随地通过手机、平板或电脑等与边缘计算设备连接的移动设备对现场人员进行远程监控，查看现场人员定位信息，当边缘计算设备根据当前定位信息识别到现场人员靠近电子围栏区域或危险区域时，边缘计算设备可将监测预警信息自动推送提醒信息至移动设备，实现手机、平板或电脑等移动设备的远程监控和通信。
[0032]
在本实施例中，高精度定位头盔100在结构上进行了高度集成一体化设计，将gnss定位模块21、通信模块22和电源模块23一体化设置于高精度定位头盔100上，既本实施例采用一体化结构设计，在传统安全帽的基础上增加一体化集成装置2，相比于现有技术中将民用卫星定位跟踪器和电池装置分成两个独立部分固定于头盔，本实施例降低了头盔的重量，进而提高了人员佩戴舒适性。另外，该一体化集成装置2内设有gnss定位模块21、通信模块22和电源模块23，gnss(global navigation satellite system，全球卫星导航系统)定位模块包括具备rtk(real-time kinematic，载波相位差分技术)查分解算能力的多频多模rtk定位芯片211，通信模块22与gnss定位模块21电连接，通信模块22用于与边缘计算设备无线通信连接，边缘计算设备可根据gnss定位模块21产生的当前定位信息，远程监控现场人员并指导现场作业，当识别到现场人员靠近电子围栏区域或危险区域时，边缘计算设备可将监测预警信息自动推送提醒信息至移动设备，能够实现手机、平板或电脑等移动设备的远程监控和通信，实现对现场人员的精细化管理，并可通过佩戴该高精度定位头盔100，使管理人员实时了解现场人员的工作位置，方便管理人员对其现场人员进行监管作业，且当发生意外险情时，方便管理人员快速了解现场人员位置，从而进一步的保证现场人员的人身安全。本实施例通过集成具备rtk查分解算能力的多频多模rtk定位芯片211，从而轻松应对复杂环境的定位连续性和可靠性，确保其精确连续、稳定可靠地完成rtk精密定位，相比于现有市面上具备定位功能的头盔采用的伪距定位技术，本实施例通过rtk查分解算技术快速实现高精度的厘米级定位，进而克服了现有头盔的定位精度差、且头盔笨重佩服舒
适性差的技术问题。
[0033]
在一种可能的实施方式中，gnss定位模块21还包括四臂螺旋天线212，四臂螺旋天线212与多频多模rtk定位芯片211电连接。
[0034]
在本实施例中，该四臂螺旋天线212，具备搜星稳定、低仰角和高增益等特点。四臂螺旋天线212由四根螺旋臂组成，每根的长度为四分之一波长的整数倍。四根螺旋臂馈电端的电流幅度相等，相位依次相差90
°
，它具有心形方向图、良好的前后比及优异的宽波束圆极化特性。由于四臂螺旋天线212具有心形方向图、良好的前后比及优异的宽波束圆极化特性，因此，四臂螺旋天线212作为卫星定位系统的接收天线，提高了多频多模rtk定位芯片211接收卫星定位信号的信号强度，进一步确保其实现精确连续、稳定可靠地完成rtk精密定位。
[0035]
在一种可能的实施方式中，一体化集成装置2还包括处理器24、电源指示灯25a、网络指示灯25b和定位指示灯25c，处理器24分别与电源模块23、通信模块22和gnss定位模块21电连接，处理器24还分别与电源指示灯25a、网络指示灯25b和定位指示灯25c电连接，以供电源指示灯25a表示电源模块23的当前电量状态、网络指示灯25b表示通信模块22的当前网络连接状态，以及定位指示灯25c表示gnss定位模块21的当前定位状态，从而更方便、直观地了解高精度定位头盔100的当前工作状态。
[0036]
在本实施例中，该电源指示灯25a是用来表示电源模块23的当前电量状态，例如，电源指示灯25a为红色表示亏电状态(比如6％以下)，电源指示灯25a为黄色表示电量一般(例如6％至80％)，电源指示灯25a为绿色表示电量充足(比如80％以上)，以及电源指示灯25a在闪烁表示正在充电。
[0037]
在本实施例中，网络指示灯25b是用来表示通信模块22的当前网络连接状态，例如，网络指示灯25b为红色表示网络连接信号差，网络指示灯25b为黄色表示网络连接信号一般，网络指示灯25b为绿色表示网络连接信号良好。
[0038]
在本实施例中，定位指示灯25c是用来表示gnss定位模块21的当前定位状态，例如，定位指示灯25c为红色表示卫星定位信号差，定位指示灯25c为黄色表示卫星定位信号一般，定位指示灯25c为绿色表示卫星定位信号良好。
[0039]
进一步地，一体化集成装置2还包括报警器26，报警器26与处理器24电连接，以供边缘计算设备根据当前定位信息识别到作业人员靠近电子围栏区域或危险区域时，发送告警信号至通信模块22，以供处理器24接收到通信模块22输入的告警信号时，控制报警器26发出报警信息，从而能实时监控现场作业人员，当作业人员靠近危险区域时，提供预警，进而有效阻止作业人员进入电子围栏区域或危险区域，减少生产事故的发生，实现远程监控告警的功能。
[0040]
再进一步地，报警器26为喇叭261或告警指示灯262。
[0041]
在一种可能的实施方式中，一体化集成装置2还包括imu监测模块27，imu监测模块27包括三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计，imu监测模块27与通信模块22电连接，imu监测模块27与处理器24电连接，imu监测模块27用于获取当前姿态信息，并经过处理器24发送至通信模块22，通信模块22还用于将当前姿态信息发送至边缘计算设备，以供边缘计算设备根据当前定位信息和当前姿态信息预判作业人员的位置移动趋势。
[0042]
本实施例通过具备三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁力计的imu监测模块27输
出当前姿态信息，与gnss定位模块21输出的当前定位信息，进行融合定位算法计算，推导出位置移动趋势，减少对作业人员的位置搜索时长，且提高识别作业人员当前定位信息的识别准确性，起到进入电子围栏区域或危险区域的趋势预判，从而得到快速实时响应，及时进行语音告警或者灯光告警，进而有效阻止作业人员进入电子围栏区域或危险区域，减少生产事故的发生。
[0043]
在一种可能的实施方式中，一体化集成装置2还包括摄像头28，摄像头28与处理器24连接，摄像头28用于将拍摄的现场监控图像经过处理器24发送至通信模块22，以供通信模块22将现场监控图像发送至边缘计算设备。
[0044]
在本实施例中，可通过摄像头28拍摄现场作业人员当前所在位置的现场监控图像，管理人员可随时随地通过手机、平板或电脑等与边缘计算设备连接的移动设备远程查看该现场监控图像，实现对现场作业人员的远程监控和指导。高精度定位头盔100可以通过集成于一体化集成装置2中的摄像头28对作业现场进行图像采集，将采集到的现场监控图像无线传输到边缘计算设备，边缘计算设备可用来存储作业现场拍摄的现场监控图，无线传输支持5g、4g或wifi通讯协议，能够实现手机、平板或电脑等移动设备的远程监控和通信。
[0045]
进一步地，一体化集成装置2还包括数据存储模块29，数据存储模块29与处理器24电连接，数据存储模块29用于存储摄像头28拍摄的最近预设时长的现场监控图像。
[0046]
在本实施例中，数据存储模块29可用来存储高精度定位头盔100在作业现场拍摄的照片或视频，从而使得当高精度定位头盔100的网络连接信号不佳时，可预先存储于本地，更加便于后续根据存储于本地的现场监控图像，来追溯现场作业人员的作业完成质量或者安全事故责任等。
[0047]
在一种可能的实施方式中，电源模块23为相互电连接的锂电池231和感应线圈232，感应线圈232用于进行电磁感应得到感应电流，并将感应电流充入锂电池231，以实现对锂电池231进行无线充电。
[0048]
在一种可能的实施方式中，通信模块22包括3g通信模组、4g通信模组、5g通信模组、wifi(wireless-fidelity，无线保真)模组和蓝牙模组中的一种或者多种。
[0049]
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。