消防员室内定位系统研究

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1、消防员室内定位系统研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：郑海升指导教师：王韬副教授专业：电路与系统学位类别：工学重庆大学通信工程学院二O一五年六月ResearchonIndoorFiremenPositioningSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByZhengHaishengSupervisedbyAss.Prof.WangTaoSpecialty:CircuitandSystemColl

2、egeofCommunicationEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaJune2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要实现消防员室内定位不仅能提高火灾现场救援效率，还能保障消防员自身安全。在室内环境，GPS信号丢失，无法进行定位；现有的室内定位方式如蓝牙、无线局域网、超宽带、射频标签等也不能适用于消防员室内定位，这些方法需要在建筑物内预先安装基础设施，不能满足应急性要求。惯性导航系统虽然能够不依赖外部信息实现自主导航，但是存在累积误差的问题，很难达到较高的定位精度。为此，本文研究了一种基于相对位姿测量的消防员室内定位方法。该

3、方法在在左右脚鞋底安装电子开关用于检测消防员鞋底与地面的接触情况，在行人左右脚内侧分别安装多目标测距电路用于测量左右脚坐标系之间的相对位姿关系，从而测量出每只脚前后两次接触地面时的相对位姿关系，进而确定出每只脚在参考坐标系中的位置，实现消防员的实时定位与轨迹跟踪。为了验证该方法，本文设计了实验演示系统，通过测试证明了该方法的可行性。该实验系统由相对位姿测量电路和上位机显示软件构成。相对位姿测量电路由FPGA控制多组超声波测距模块实现。FPGA通过时分方式，控制超声波发射模块的触发信号并且检测超声波接收模块收到的回波信号，实现多目标测距。通过串口将多组距离值传给MATLAB软件进行位姿计

4、算并在GUI界面中显示。本文初步研究了一种基于相对位姿测量的自主定位方法，为消防员室内定位系统的研究与开发提供了一种新的思路。关键词：室内定位，超声波，多目标测距，相对位姿，轨迹跟踪I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTAnavailableindoorfiremenpositioningsystemcannotonlyimprovetheefficiencyoffirerescue,butalsoensurethesafetyoffirementhemselves.GPScan’tbeusedforindoorpositioningbecausethesignalisweak

5、orlost.VariouskindsofcurrentindoorpositioningmethodssuchasBluetooth,Wi-Fi,ultra-wideband,RFIDtags,etc.whichneedtoinstallinfrastructureinthebuilding,arealsonotsuitableforfiremenemergencyindoorpositioning.Thoughinertialnavigationsystemcanrealizeautonomousnavigationwithoutexternalinformation,butdue

6、tothecumulativeerrorproblem,theaccuracyofinertialnavigationsystemisinsufficient.Thisthesisattemptstoresearchamethodbasedonrelativepositionmeasurementforfiremenindoorpositioning.Electronicbuttonsaremountedatthebottomsoftwofeettodetectwhetherbothofthetwofeetareontheground.Multi-targetrangingcircui

7、tsareinstalledontheinsideoffeetrespectivelytomeasuretherelativepositionoftwofeet.Aftermulti-targetrangingbetweentwofeetmeasured,thesteplengthandthestridevectorbetweenthetwofeetcanbefiguredout,sothetrajectoryofpedestrianfroms