一种单兵三维定位系统及其定位方法与流程

本发明涉及导航定位领域，尤其是一种基于惯性导航的单兵三维定位系统。

背景技术：

市面上的单兵定位大都采用电子罗盘和计步器相结合的技术，定位精度低，位置偏移严重，当处于外部复杂环境下，不能够定位准确；现在迫切需要一种定位精准、可适应复杂环境的单兵定位系统。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题在于提供基于惯性导航的单兵三维定位系统。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种单兵三维定位系统，包括有定位模块、通信中继系统以及后台系统；

所述定位模块包括有惯性导航模块、第一蓝牙模块以及用于控制惯性导航模块的第一核心控制器；所述通信中继系统包括有与第一蓝牙模块配套的第二蓝牙模块、4G通讯模块、第一无线射频模块以及用于控制第二蓝牙模块、4G通讯模块以及第一无线射频模块的第二核心控制器；所述后台系统包括有用于输出位置信息的显示器、主机、用于与第一无线射频模块连接的第二无线射频模块；

所述惯性导航模块、第一蓝牙模块分别与第一核心控制器通过外围电路连接；所述第二蓝牙模块、4G通讯模块以及第一无线射频模块分别与第二核心控制器通过外围电路连接；所述显示器、第二无线射频模块分别与主机连接；

所述主机包括有用于解析惯性导航模块所采集位置信息的定位算法模块以及CPU，所述定位算法模块与CPU连接。

进一步地，所述主机还包括有用于存储位置信息的数据库模块、用于建立地理参考模型的地位模块，所述数据库模块以及地位模块分别与CPU连接。

一种单兵三维定位方法，所述方法步骤如下：

a.后台主机启动，通过第二无线射频模块的无线射频发送配置命令到通信中继系统，第一无线射频模块接收；

b.通信中继系统中的第二蓝牙模块被启动，与第一蓝牙模块蓝牙配对成功，惯性导航模块启动；

c.通讯中继系统启动4G通讯模块的网络通讯，等待惯性导航模块预热20s左右，惯性导航模块开始检测人力姿态和方位信息；

d.步骤c中得到的人的姿态和方位数据通过蓝牙传输到通信中继系统，通讯中继系统传输到后台系统中的显示器显示出来。

进一步地，所述步骤d中通讯中继系统传输到后台系统的通讯传输方式为4G网络通信或无线射频通信。

本发明的有益效果为：

本发明的单兵定位系统采用惯性导航技术，通过精准优化的算法计算人的姿态位移和偏移角度，定位精度高，水平定位精度在1米以内，垂直定位精度在1米以内，角度误差在2度以内，在外部复杂环境下，仍能够定位准确。

后台主机启动，通过无线射频发送配置命令到通信中继，再启动蓝牙配对成功，然后启动4G网络通讯，等待定位模块预热20s左右，人的姿态和方位数据就可以传输到后台显示出来。

通讯传输方式是由4G网络通信和无线射频通信双通道自由切换，在外部环境良好的情况，4G网络通讯占主导；在地下车库、仓库等环境差的情况下，无线射频通信占主导。这样可以保证通讯流畅，实现远距离通讯。

后台系统界面主要包括有主界面、追踪界面、与数据库模块配合的查询界面以及与地位模块配合的系统配置界面。

后台系统通过定位解析模块将信息展示在后台系统主界面上，主界面主要来描绘人的行走轨迹，姿态展示和数据显示，还包括火源点设置及轨迹隐藏和显示，颜色的改变设置。

追踪界面功能是：通过对讲，后台人员根据目标者行走的轨迹，通知追踪者该如何找到目标者。查询界面功能是：保存人员姿态数据，可供以后查询并进行数据分析。地位模块主要是用来设置楼层参数及开启或关闭识别功能。

附图说明

图1为本发明一种具体实施方式中的定位模块的模块连接图。

图2为本发明一种具体实施方式中的通信中继系统的模块连接图。

图3为本发明一种具体实施方式中的后台系统的模块连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

一种单兵三维定位系统，包括有定位模块、通信中继系统以及后台系统；

所述定位模块包括有惯性导航模块、第一蓝牙模块以及用于控制惯性导航模块的第一核心控制器；所述通信中继系统包括有与第一蓝牙模块配套的第二蓝牙模块、4G通讯模块、第一无线射频模块以及用于控制第二蓝牙模块、4G通讯模块以及第一无线射频模块的第二核心控制器；所述后台系统包括有用于输出位置信息的显示器、主机、用于与第一无线射频模块连接的第二无线射频模块；

所述惯性导航模块、第一蓝牙模块分别与第一核心控制器通过外围电路连接；所述第二蓝牙模块、4G通讯模块以及第一无线射频模块分别与第二核心控制器通过外围电路连接；所述显示器、第二无线射频模块分别与主机连接；

所述主机还包括有用于存储位置信息的数据库模块、用于建立地理参考模型的地位模块，所述数据库模块以及地位模块分别与CPU连接。

一种单兵三维定位方法，方法步骤如下：

a.后台主机启动，通过第二无线射频模块的无线射频发送配置命令到通信中继系统，第一无线射频模块接收；

b.通信中继系统中的第二蓝牙模块被启动，与第一蓝牙模块蓝牙配对成功，惯性导航模块启动；

c.通讯中继系统启动4G通讯模块的网络通讯，等待惯性导航模块预热20s左右，惯性导航模块开始检测人力姿态和方位信息；

d.步骤c中得到的人的姿态和方位数据通过蓝牙传输到通信中继系统，通讯中继系统传输到后台系统中的显示器显示出来。

步骤d中通讯中继系统传输到后台系统的通讯传输方式为4G网络通信或无线射频通信。

本发明的单兵定位系统采用惯性导航技术，通过精准优化的算法计算人的姿态位移和偏移角度，定位精度高，水平定位精度在1米以内，垂直定位精度在1米以内，角度误差在2度以内，在外部复杂环境下，仍能够定位准确。

后台主机启动，通过无线射频发送配置命令到通信中继，再启动蓝牙配对成功，然后启动4G网络通讯，等待定位模块预热20s左右，人的姿态和方位数据就可以传输到后台显示出来。

通讯传输方式是由4G网络通信和无线射频通信双通道自由切换，在外部环境良好的情况，4G网络通讯占主导；在地下车库、仓库等环境差的情况下，无线射频通信占主导。这样可以保证通讯流畅，实现远距离通讯。

后台系统界面主要包括有主界面、追踪界面、与数据库模块配合的查询界面以及与地位模块配合的系统配置界面。

后台系统通过定位解析模块将信息展示在后台系统主界面上，主界面主要来描绘人的行走轨迹，姿态展示和数据显示，还包括火源点设置及轨迹隐藏和显示，颜色的改变设置。

追踪界面功能是：通过对讲，后台人员根据目标者行走的轨迹，通知追踪者该如何找到目标者。查询界面功能是：保存人员姿态数据，可供以后查询并进行数据分析。地位模块主要是用来设置楼层参数及开启或关闭识别功能。