消防員在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中實(shí)施救援時(shí),受有毒氣體、煙塵的影響,難以判斷自己當(dāng)前所處的位置,監(jiān)控指揮人員也缺乏有效的方式對(duì)消防員進(jìn)行實(shí)時(shí)定位,在消防員遇險(xiǎn)時(shí),無(wú)法提供及時(shí)有效的救援。室內(nèi)環(huán)境下無(wú)法使用GPS,而Wi-Fi、藍(lán)牙、RFID、UWB等室內(nèi)定位方式需要預(yù)先布置基站,不能滿足應(yīng)急救援的要求。而且救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)往往伴隨著電力中斷、通信癱瘓等問(wèn)題,定位數(shù)據(jù)無(wú)法通過(guò)基礎(chǔ)通信設(shè)施傳輸,需要建立獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)。然而,復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境會(huì)造成信號(hào)的嚴(yán)重遮擋,影響通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,無(wú)法進(jìn)行大范圍的室內(nèi)定位。針對(duì)以上問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一套基于慣性導(dǎo)航原理的穿戴式消防員導(dǎo)航定位系統(tǒng),該系統(tǒng)包括四部分:一個(gè)定位節(jié)點(diǎn)、多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)和一款監(jiān)控終端上位機(jī)。其中,定位節(jié)點(diǎn)安裝在消防員的腳后跟外側(cè),采集腳部運(yùn)動(dòng)的慣性數(shù)據(jù),利用慣性導(dǎo)航原理,實(shí)時(shí)計(jì)算出消防員相對(duì)于初始位置的三維位置坐標(biāo),并將定位數(shù)據(jù)發(fā)送出去;多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)由消防員隨身攜帶,在行動(dòng)過(guò)程中布置在室內(nèi),建立起獨(dú)立的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò);接收節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控終端連接,接收到定位數(shù)據(jù)后轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控終端的上位機(jī);上位機(jī)處理定位數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)顯示消防員的位置坐標(biāo),繪制消防員的行... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：86 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作及結(jié)構(gòu)安排
2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求與整體框架
        2.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求
        2.1.2 系統(tǒng)整體框架
    2.2 系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)概述
        2.2.1 系統(tǒng)算法框架
        2.2.2 系統(tǒng)算法的執(zhí)行方式
    2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)概述
    2.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)概述
    2.5 本章小結(jié)
3 系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)
    3.1 慣性導(dǎo)航相關(guān)理論
        3.1.1 慣導(dǎo)系統(tǒng)與行人慣導(dǎo)算法
        3.1.2 常用參考坐標(biāo)系與姿態(tài)的表示
        3.1.3 捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的工作原理
    3.2 消防員導(dǎo)航定位算法設(shè)計(jì)
        3.2.1 傳感器誤差校正
        3.2.2 捷聯(lián)慣導(dǎo)解算
        3.2.3 步態(tài)檢測(cè)
        3.2.4 零速修正
    3.3 本章小結(jié)
4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    4.1 微處理器模塊
        4.1.1 微處理器的選擇
        4.1.2 微處理器模塊的電路設(shè)計(jì)
    4.2 無(wú)線傳輸模塊
        4.2.1 無(wú)線傳輸方式的選擇
        4.2.2 無(wú)線傳輸模塊的電路設(shè)計(jì)
    4.3 慣性傳感器模塊
        4.3.1 慣性傳感器的選擇
        4.3.2 慣性傳感器模塊的電路設(shè)計(jì)
    4.4 串口通信模塊
        4.4.1 USB轉(zhuǎn)串口芯片的選擇
        4.4.2 串口通信模塊的電路設(shè)計(jì)
    4.5 電源模塊
        4.5.1 穩(wěn)壓芯片與充電芯片的選擇
        4.5.2 電源模塊的電路設(shè)計(jì)
        4.5.3 電池容量的選擇
    4.6 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    5.1 數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)
    5.2 定位算法軟件設(shè)計(jì)
    5.3 無(wú)線傳輸軟件設(shè)計(jì)
        5.3.1 SX1278基本配置
        5.3.2 無(wú)線傳輸軟件流程
    5.4 串口通信軟件設(shè)計(jì)
    5.5 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
        5.5.1 串口通信
        5.5.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)
        5.5.3 軌跡繪制
    5.6 本章小結(jié)
6 系統(tǒng)測(cè)試
    6.1 測(cè)試前準(zhǔn)備
    6.2 水平相對(duì)定位誤差測(cè)試
    6.3 垂直相對(duì)定位誤差測(cè)試
    6.4 多樓層相對(duì)定位誤差測(cè)試
    6.5 通信距離測(cè)試
        6.5.1 室外視距
        6.5.2 室內(nèi)跨樓層
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于MIMU的自適應(yīng)步態(tài)檢測(cè)算法[J]. 路永樂(lè),陳永煒,李瑤,李俊林,劉宇.  壓電與聲光. 2018(05)
[2]LoRa覆蓋性能評(píng)估及定位技術(shù)研究[J]. 盧小姣,龐成鑫,邵嘉,白若琛.  通信技術(shù). 2018(09)
[3]智能移動(dòng)平臺(tái)融合定位技術(shù)綜述[J]. 裴凌,劉東輝,龔正,趙毅.  導(dǎo)航定位與授時(shí). 2017(05)
[4]卡爾曼濾波算法研究[J]. 毛秀華,吳健.  艦船電子對(duì)抗. 2017(03)
[5]一種基于聚類分析的自適應(yīng)步態(tài)檢測(cè)方法[J]. 姜鳴,趙紅宇,劉學(xué)良.  鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2017(03)
[6]室內(nèi)定位方法綜述[J]. 席瑞,李玉軍,侯孟書.  計(jì)算機(jī)科學(xué). 2016(04)
[7]行人慣性導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 萬(wàn)駿煒,曾慶化,陳磊江,陳維娜,鄧孝逸.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2015(02)
[8]基于RFID的消防員定位[J]. 李昆,劉爭(zhēng),陳續(xù)陽(yáng).  電子制作. 2015(02)
[9]基于慣性導(dǎo)航技術(shù)的消防員室內(nèi)定位技術(shù)[J]. 袁狄平,李牧,李智慧,靳學(xué)勝.  消防科學(xué)與技術(shù). 2014(12)
[10]基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)的研究[J]. 劉艷,吳蒙.  計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展. 2014(04)

博士論文
[1]慣性行人導(dǎo)航系統(tǒng)的算法研究[D]. 趙紅宇.大連理工大學(xué) 2015

碩士論文
[1]遠(yuǎn)距離低功耗無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 李時(shí)杰.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于慣性導(dǎo)航技術(shù)的消防救援定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 張仲.哈爾濱理工大學(xué) 2018
[3]基于微慣性系統(tǒng)的室內(nèi)定位方法研究[D]. 楊書天.東南大學(xué) 2017
[4]微功率無(wú)線水表抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D]. 張鵬.湖南大學(xué) 2016
[5]基于行人航位推算的行人導(dǎo)航系統(tǒng)算法研究[D]. 夏琳琳.北京理工大學(xué) 2016
[6]基于Android系統(tǒng)的家用便攜式心電檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)[D]. 郭偉.重慶大學(xué) 2016
[7]MINS/GPS/ADS組合導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孔超.南京航空航天大學(xué) 2015
[8]激光陀螺羅經(jīng)水平通道控制技術(shù)研究[D]. 張健.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[9]改進(jìn)UKF及在車載MIMU/北斗組合中的應(yīng)用[D]. 梁宏.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[10]微型航姿參考系統(tǒng)中微機(jī)械陀螺溫度誤差及補(bǔ)償算法研究[D]. 溫祖強(qiáng).上海交通大學(xué) 2011



本文編號(hào)：2915186