一种头盔及定位监控管理系统的制作方法

本申请属于定位技术领域，尤其涉及一种头盔及定位监控管理系统。

背景技术：

消防及警务人员在复杂的大型室内场景中执行突发任务时，由于现场的噪音、火光、烟雾、高温等各种因素的影响，很难准确判断自己所处的位置，场外指挥人员，也无法摸清现场中人员的行踪状态，增大了救援难度和危险系数。现有技术中，虽然也有一些高精度的室内定位设备，但是在复杂的现场环境中以及使用者频繁的剧烈运动的情况下，随身携带十分不便。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供了一种头盔及定位监控管理系统，以解决现有的室内定位设备随身携带不便的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种头盔，可以包括：头盔壳体、图像采集装置、imu传感器和处理器；

所述图像采集装置设置在所述头盔壳体上，用于采集至少一个方向上的图像数据；

所述imu传感器设置在所述头盔壳体上，用于采集所述头盔的惯性信息；

所述处理器分别与所述图像采集装置和所述imu传感器相连接，用于获取所述图像数据和所述惯性信息，并根据所述图像数据和所述惯性信息确定所述头盔的定位信息。

优选地，所述头盔还包括用于接收gps信息的gps接收器；

所述gps接收器设置在所述头盔壳体上，并与所述处理器相连接；

所述处理器还用于获取所述gps信息，并将所述gps信息与所述定位信息进行融合处理，得到融合后的定位信息。

可选地，所述图像采集装置包括至少三路相机，分别用于采集至少三个不同方向上的图像数据。

可选地，所述图像采集装置包括四路相机；

其中，第一路相机设置在所述头盔壳体的左前部，用于采集所述头盔左前方的图像数据；

第二路相机设置在所述头盔壳体的右前部，用于采集所述头盔右前方的图像数据；

第三路相机设置在所述头盔壳体的左后部，用于采集所述头盔左后方的图像数据；

第四路相机设置在所述头盔壳体的右后部，用于采集所述头盔右后方的图像数据。

可选地，所述图像采集装置包括第一双目相机模组和第二双目相机模组，所述第一双目相机模组和所述第二双目相机模组均包括两路相机；

所述第一双目相机模组设置在所述头盔壳体的前部，用于采集所述头盔前方的图像数据；

所述第二双目相机模组设置在所述头盔壳体的后部，用于采集所述头盔后方的图像数据。

可选地，所述图像采集装置还包括一路设置在所述头盔壳体顶部的相机，用于采集所述头盔上方的图像数据。

优选地，所述头盔还包括电源装置；

所述电源装置与所述头盔的各个组件相连接，用于对所述头盔的各个组件供电。

可选地，所述处理器和所述电源装置固定于所述头盔上、或佩戴所述头盔的使用者的身体任意部位。

优选地，所述头盔还包括无线传输模块；

所述无线传输模块与所述处理器相连接，用于将所述定位信息发送至预设的定位监控管理终端设备。

本申请实施例的第二方面提供了一种定位监控管理系统，可以包括：定位监控管理终端设备以及一个以上的头盔，所述头盔为上述任一项所述的头盔；

所述定位监控管理终端设备包括无线传输模块和显示模块；

所述无线传输模块用于接收各个头盔的定位信息，并根据定位信息发送通信指令；

所述显示模块用于显示各个头盔的定位信息。

优选地，所述定位监控管理终端设备还包括计算模块；

所述计算模块用于根据各个头盔的定位信息计算各个头盔之间的距离信息；

所述显示模块还用于显示各个头盔之间的距离信息。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例提供了一种头盔，包括：头盔壳体、图像采集装置、imu传感器和处理器；所述图像采集装置设置在所述头盔壳体上，用于采集至少一个方向上的图像数据；所述imu传感器设置在所述头盔壳体上，用于采集所述头盔的惯性信息；所述处理器分别与所述图像采集装置和所述imu传感器相连接，用于获取所述图像数据和所述惯性信息，并根据所述图像数据和所述惯性信息确定所述头盔的定位信息。通过本申请实施例所提供的头盔，可以实现对图像数据及惯性信息的采集，并基于这些数据进行准确的定位。而且由于消防及警务人员在执行任务时，头盔是随身携带的必备装备，通过在头盔中集成定位功能，无需再额外携带其它定位设备，使用更加便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种头盔的示意图；

图2为三路相机在头盔壳体上的分布情况的一个示意图；

图3为四路相机在头盔壳体上的分布情况的一个示意图；

图4为双目相机模组在头盔壳体上的分布情况的一个示意图；

图5为五路相机在头盔壳体上的分布情况的一个示意图；

图6为本申请实施例提供的一种定位监控管理系统的示意图。

具体实施方式

为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

图1示出了本申请实施例提供的一种头盔的示意图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

如图1所示，该实施例的头盔1可以包括：头盔壳体10、图像采集装置11、imu传感器12和处理器13。

所述图像采集装置设置11在所述头盔壳体10上，用于采集至少一个方向上的图像数据。

所述图像采集装置设置11可以包括n路相机，n为正整数。其中，每一路相机所使用的相机类型可以是相同的，也可以是不同的，包括但不限于现有技术中各种常用的相机类型。优选地，各路相机均可使用鱼眼相机，鱼眼相机一般具有焦距为16mm或更短的并且视角接近或等于180°的广角镜头，由于视角范围大，可以获取到大范围的图像数据。

各路相机在所述头盔壳体10上的分布与相机的数量相关，可以根据实际情况进行设置，原则是覆盖的视野范围越广越好。

优选地，所述图像采集装置可以包括至少三路相机，分别用于采集至少三个不同方向上的图像数据。

在本实施例的一种具体实现中，所述图像采集装置可以包括三路相机，图2为三路相机在所述头盔壳体10上的分布情况的一个示意图，该图为对所述头盔壳体10的俯视图，由图中可见，三路相机(即图中的相机#1、相机#2、相机#3)在所述头盔壳体10上等间距或等角度均匀分布，优选地，可以将三路相机分别设置在所述头盔壳体10的前部、左后部和右后部，如图中所示，相机#1设置在所述头盔壳体10的前部，镜头朝向正前方，用于采集所述头盔前方的图像数据，相机#2设置在所述头盔壳体10的左后部，镜头的朝向为相机#1的镜头朝向逆时针旋转120°得到的方向，用于采集所述头盔左后方的图像数据，相机#3设置在所述头盔壳体10的右后部，镜头的朝向为相机#1的镜头朝向顺时针旋转120°得到的方向，用于采集所述头盔右后方的图像数据。

当然，也可以设置三路相机在所述头盔壳体10上非均匀分布，例如，三路相机可以相隔不同的间距，或者三路相机可以相隔不同的角度等等。

在本实施例的一种具体实现中，所述图像采集装置可以包括四路相机，图3为四路相机在所述头盔壳体10上的分布情况的一个示意图，该图为对所述头盔壳体10的俯视图，由图中可见，四路相机(即图中的相机#1、相机#2、相机#3、相机#4)在所述头盔壳体10上等间距或等角度均匀分布，优选地，可以将四路相机分别设置在所述头盔壳体10的左前部、右前部、左后部和右后部，如图中所示，第一路相机(即图中的相机#1)设置在所述头盔壳体的左前部，用于采集所述头盔左前方的图像数据；第二路相机(即图中的相机#2)设置在所述头盔壳体的右前部，用于采集所述头盔右前方的图像数据；第三路相机(即图中的相机#3)设置在所述头盔壳体的左后部，用于采集所述头盔左后方的图像数据；第四路相机(即图中的相机#4)设置在所述头盔壳体的右后部，用于采集所述头盔右后方的图像数据。

当然，也可以设置四路相机在所述头盔壳体10上非均匀分布，例如，四路相机可以相隔不同的间距，或者四路相机可以相隔不同的角度等等。

在本实施例的一种具体实现中，四路相机还可以组成两个双目相机模组，分别记为第一双目相机模组和第二双目相机模组，所述第一双目相机模组和所述第二双目相机模组均包括两路相机。

图4为四路相机在所述头盔壳体10上的分布情况的一个示意图，该图为对所述头盔壳体10的俯视图，将四路相机分别记为相机#1、相机#2、相机#3、相机#4，由图中可见，所述第一双目相机模组包括相机#1和相机#2，且所述第一双目相机模组设置在所述头盔壳体的前部，镜头均朝向正前方，用于采集所述头盔前方的图像数据。所述第二双目相机模组包括相机#3和相机#4，所述第二双目相机模组设置在所述头盔壳体的后部，镜头均朝向正后方，用于采集所述头盔后方的图像数据。

在本实施例的一种具体实现中，所述图像采集装置可以包括五路相机，这五路相机中的其中四路可组成两个双目相机模组，分别记为第一双目相机模组和第二双目相机模组，所述第一双目相机模组和所述第二双目相机模组均包括两路相机。

图5为五路相机在所述头盔壳体10上的分布情况的一个示意图，该图为对所述头盔壳体10的俯视图，将五路相机分别记为相机#1、相机#2、相机#3、相机#4、相机#5，由图中可见，所述第一双目相机模组包括相机#1和相机#2，且所述第一双目相机模组设置在所述头盔壳体的前部，镜头均朝向正前方，用于采集所述头盔前方的图像数据。所述第二双目相机模组包括相机#3和相机#4，所述第二双目相机模组设置在所述头盔壳体的后部，镜头均朝向正后方，用于采集所述头盔后方的图像数据。剩余的一路相机(即相机#5)设置在所述头盔壳体10的顶部，镜头朝向正上方，用于采集所述头盔上方的图像数据。

需要注意的是，以上关于各路相机在所述头盔壳体10上的分布的叙述仅为示例，实际使用中，可以根据具体情况设置其他的分布情形。

所述imu传感器12可以设置在所述头盔壳体10上，用于采集所述头盔的惯性信息，所述惯性信息包括但不限于加速度信息和角速度信息。所述imu传感器12可以包括三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信息，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信息。

所述处理器13分别与所述图像采集装置11和所述imu传感器12相连接，用于获取所述图像数据和所述惯性信息，并根据所述图像数据和所述惯性信息确定所述头盔的定位信息。

所述处理器13可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述处理器13优选采用尺寸较小，重量较轻的处理器，例如，可以采用英特尔nuc主板。所述处理器13可以设置在所述头盔壳体10上，也可以固定于佩戴所述头盔的使用者的背部或腰部。

优选地，所述头盔1还可以包括用于接收gps信息的gps接收器，所述gps接收器设置在所述头盔壳体10上，并与所述处理器13相连接。所述处理器13还可以用于获取所述gps信息，并将所述gps信息与所述定位信息进行融合处理，得到融合后的定位信息。

一般地，在室内场景中，gps的信号较弱，此时所述处理器13则无需进行融合处理，直接使用根据所述图像数据和所述惯性信息确定出的定位信息即可。而在室外场景中，gps的信号较强，此时所述处理器13则可以将所述gps信息与所述定位信息进行融合处理，得到融合后的定位信息。通过这样的方式，对多种传感器的数据进行融合定位，可以进一步提高定位的精度。

进一步地，所述头盔1还可以包括电源装置，所述电源装置与所述头盔的各个组件(包括但不限于图像采集装置、imu传感器、处理器、gps接收器、无线传输模块等)相连接，用于对所述头盔的各个组件供电。所述电源装置可以设置在所述头盔壳体10上，也可以固定于佩戴所述头盔的使用者的身体任意部位，优选为背部或腰部。

优选地，所述头盔1还可以包括无线传输模块。所述头盔的无线传输模块与所述处理器13相连接，用于将所述定位信息发送至预设的定位监控管理终端设备。

可选地，所述头盔1还可以包括存储器，所述存储器可以是所述头盔1的内部存储单元，例如头盔1的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述头盔1的外部存储设备，例如所述头盔1上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器还可以既包括所述头盔1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述头盔1所需的计算机程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本领域技术人员可以理解，以上仅仅是所述头盔1的示例，并不构成对所述头盔1的限定，所述头盔1可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述头盔1还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

综上所述，通过本申请实施例所提供的头盔，可以实现对图像数据及惯性信息的采集，并基于这些数据进行准确的定位。而且由于消防及警务人员在执行任务时，头盔是随身携带的必备装备，通过在头盔中集成定位功能，无需再额外携带其它定位设备，使用更加便捷。

图6示出了本申请实施例提供的一种定位监控管理系统的示意图，所述定位监控管理系统可以包括：定位监控管理终端设备2以及一个以上的头盔1，所述头盔为前文所述的任意一种头盔。

如图6所示，所述定位监控管理终端设备2可以包括无线传输模块21和显示模块22。

所述定位监控管理终端设备的无线传输模块21用于接收各个头盔的定位信息(也即由各个头盔的无线传输模块发送的定位信息)，并可根据定位信息发送通信指令至所述头盔或者佩戴所述头盔的使用者，以通过实际需求发出即时调度或危险告知的指令。

所述定位监控管理终端设备及各个头盔的无线传输模块可以提供应用在设备上的包括无线局域网(wirelesslocalareanetworks，wlan)(如wi-fi网络)、蓝牙、zigbee、移动通信网络、全球导航卫星系统(globalnavigationsatellitesystem，gnss)、调频(frequencymodulation，fm)、近距离无线通信技术(nearfieldcommunication，nfc)、红外技术等通信解决方案。无线传输模块可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。该无线传输模块可以包括天线，该天线可以只有一个阵元，也可以是包括多个阵元的天线阵列。该无线传输模块可以通过天线接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的信号发送到处理器。无线传输模块还可以从处理器接收待发送的信号，对其进行调频、放大，经天线转为电磁波辐射出去。

上述移动通信网络可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(globalsystemofmobilecommunication，gsm)、通用分组无线服务(generalpacketradioservice，gprs)、码分多址(codedivisionmultipleaccess，cdma)、宽带码分多址(widebandcodedivisionmultipleaccess,wcdma)、长期演进(longtermevolution，lte)等。

所述显示模块22用于显示各个头盔的定位信息。所述显示模块22可包括显示面板，可选的，可以采用液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)、有机发光二极管(organiclight-emittingdiode,oled)等形式来配置显示面板。

优选地，所述定位监控管理终端设备2还可以包括计算模块。所述计算模块用于根据各个头盔的定位信息计算各个头盔之间的距离信息，并将这些距离信息发送至所述显示模块22，所述显示模块22还用于显示各个头盔之间的距离信息。

所述定位监控管理终端设备2可以进行实时原始图像的显示，还可以按照一定的频率将接受到的各种信息更新并显示到系统界面上，并进行3d地图展示与交互，在展示过程中，支持不同场景地图的颜色区分，支持数十个头盔位置信息在地图上的显示，支持点击不同定位人员，计算其相对距离。所述定位监控管理终端设备2还支持导入室内平面图，并与人员定位信息的匹配并显示，在地图侧边，实时显示不同人员的定位信息，比如姓名，速度，行进距离，高度，楼层信息等，并且支持保存场景地图以及所有人员定位信息等关键数据。

所述定位监控管理终端设备2的软件系统可以分为四层，分别为应用程序层、应用程序框架层(framework，fwk)、系统层以及硬件抽象层，层与层之间通过软件接口通信。其中，应用程序层可以包括一系列的应用程序包。应用程序框架层为应用程序层的应用程序提供应用编程接口(applicationprogramminginterface，api)和编程框架。应用程序框架层可以包括一些预先定义的函数，例如用于接收应用程序框架层所发送的事件的函数。应用程序框架层可以包括窗口管理器、资源管理器以及通知管理器等。窗口管理器用于管理窗口程序。窗口管理器可以获取显示屏大小，判断是否有状态栏，锁定屏幕，截取屏幕等。内容提供器用来存放和获取数据，并使这些数据可以被应用程序访问。资源管理器为应用程序提供各种资源，比如本地化字符串，图标，图片，布局文件，视频文件等等。通知管理器使应用程序可以在状态栏中显示通知信息，可以用于传达告知类型的消息，可以短暂停留后自动消失，无需用户交互。比如通知管理器可以被用于告知消息提醒等。通知管理器还可以是以图表或者滚动条文本形式出现在系统顶部状态栏的通知，例如后台运行的应用程序的通知，还可以是以对话窗口形式出现在屏幕上的通知。例如在状态栏提示文本信息，发出提示音，电子设备振动，指示灯闪烁等。应用程序框架层还可以包括：视图系统，所述视图系统包括可视控件，例如显示文字的控件，显示图片的控件等。视图系统可用于构建应用程序。显示界面可以由一个或多个视图组成的。例如，可以包括显示文字的视图以及显示图片的视图。系统层可以包括多个功能模块。例如：三维图形处理库(例如：opengles)等。三维图形处理库用于实现三维图形绘图、图像渲染、合成和图层处理等。系统层还可以包括表面管理器，用于对显示子系统进行管理，并且为多个应用程序提供了2d和3d图层的融合。媒体库支持多种常用的音频，视频格式回放和录制，以及静态图像文件等。媒体库可以支持多种音视频编码格式，例如:mpeg4，h.264，mp3，aac，amr，jpg，png等。硬件抽象层是硬件和软件之间的层。硬件抽象层可以包括显示驱动等，用于驱动硬件层的相关硬件，如显示面板等。

可选地，所述定位监控管理终端设备2还可以包括处理器，该处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其它通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

可选地，所述定位监控管理终端设备2还可以包括存储器，所述存储器可以是所述定位监控管理终端设备2的内部存储单元，例如所述定位监控管理终端设备2的硬盘或内存。所述存储器也可以是所述定位监控管理终端设备2的外部存储设备，例如所述定位监控管理终端设备2上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器还可以既包括所述定位监控管理终端设备2的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器用于存储所述定位监控管理终端设备2所需的计算机程序和数据。所述存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本领域技术人员可以理解，以上仅仅是所述定位监控管理终端设备2的示例，并不构成对所述定位监控管理终端设备2的限定，所述定位监控管理终端设备2可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述定位监控管理终端设备2还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

综上所述，通过本申请实施例所提供的定位监控管理系统，使得场外指挥人员可以使用定位监控管理终端设备及时了解现场中人员的行踪状态，便于进行调度指挥。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。