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惯性导航技术在室内应急救援中的应用

更新时间:2009-03-28

室内定位存在环境复杂、定位面积小、直达波路径严重缺失、多径传播严重、定位环境易发生改变等特点,因此室内环境下尚无比较成熟的技术。

1 发展状况

消防、地震和矿难等突发事故的处置主要依靠作业人员深入事故现场进行处置和救援,因此保证作业人员生命安全是首要任务。对于消防员,高度智能化的消防装备是他们最有力的救援武器。定位监测能有效监控消防救援人员的状态,是救援工作中非常重要的应急设备。目前成熟的定位系统是美国的GPS和我国的北斗,2种系统都可达到很高的精度,但在室内无法使用。因此开发应急救援室内定位技术尤为必要。

采用基于陀螺仪和加速度计的惯性导航技术,通过加速度计获得前进距离,精确的计算步长与行走航向信息,通过陀螺仪记录方向,再利用高度计记录高度变化,从而获知室内的准确位置变动,实现实时高精度的定位与导航。不依赖无线信号,不需要预先布放探测节点[1~3]

经过5年的艰辛努力,西达里亚油田“外练筋骨皮、内练一口气”,各项指标均出现逆转,并实现质的飞跃——原油日产量由2017年1月初的11吨升至目前的65吨,2018年折耗比2017年降低67%,2018年吨油操作成本比2015年降低63%,前三季度实现利润915万元。

2 技术路线

在GPS信号无效的时候(室内、地下、丛林等),惯性导航技术能提供用户相对于某一初始点的步行行走位置信息,通过使用盲区推估导航微型惯性追踪系统以及人体动力学模型分析与先进的ZVU步行导航算法,可以有效地追踪步行人员在楼宇、城市峡谷、矿下等环境中的位置信息。

通过小学语文主题教学,实现与其他学科的连接,将学生的主动学习意识以及学习习惯应用在其他学科中,进而促进学生综合能力的全面发展,为小学教育事业的发展提供坚实的基础。

高精度导航模块具有5个特点:

  

图1 高精度导航模块

2.1 高精度导航模块

该系统采用陀螺仪与加速度算法有效实现无GPS信号场合的人员快速精确定位,这样能精准定位救援人员的位置信息。在单兵综合监测仪上固定有陀螺仪和加速度传感器,见图1。

有毒气体也需要上传到中心,以便中心及时了解现场的环境情况。

整个系统由定位模块、综合监测模块、呼救报警装置和远程监控模块4部分组成,其中定位模块由加速传感器、陀螺仪组成;综合监测模块监测作业人员和周围环境,确保作业人员的人身安全,一旦有情况则会立即启动自动呼救或主动呼救的措施;在整个过程中,终端可通过快速自组网向后场远程监控平台发送数据,后场远程监控平台也可向终端发送命令进行远程指挥。

(5)基于零速矫正和落脚点判断技术,修正了惯性导航的漂移误差。

人员定位三维监控平台:三维监控平台根据无线接收终端传送过来的人员位置相关参数,利用相关数学模型和三维图形相结合,计算出人员所在的位置并在三维监控服务平台中展示人员所在位置、行走轨迹以及人员的姿态。

(3)支持跑步、跳跃、攀爬、跨跃等多种动作,满足上下楼梯、垂直上下电梯。

(4)体积小、质量轻、携带方便、适应复杂建筑环境。

玛格利特提出的个体的记忆责任,也适用于中国人。今天,我们已经有纪念南京大屠杀遇难同胞的设施,出版了众多的历史著作,这些均可纳入公共记忆机制中。而记忆的分工告诉我们,无论公共机制如何多样或稳定,都无法让个体免于交流记忆的责任。如果个体只是被动接受最基本的、千篇一律的大屠杀的表象,而不相互沟通的话,那么,有关南京大屠杀的记忆将会变得僵化而狭隘。

(1)高精度,精度误差为0.5%。

信号传输不依赖外界网络,从而利用自有ZMESH网络。可视通讯距离2 km。装备启动快速,一键开启,自行组网,无复杂操作。强大的通讯方案支持各种数据的及时回传,如视频、语音、体征与定位信息[5]

2.2 自组网通讯

陀螺仪采集各轴对应的角加速度信号,加速度传感器采集各轴对应的线性加速的信号及1 g重力加速度信号[4];对采集的信号进行滤波和信号稳定性处理,根据信号确定单兵状态,传输到综合监测单兵。高精度导航模块见图1。

2.3 三维监控

(2)内置1个3轴陀螺仪、1个3轴加速度计以及1个3轴磁力计和压力传感器。

2.4 有毒气体监测仪

水体旅游产品仅限于工程型和发电型的水利旅游区,且应该选择开阔的水面,做到与水利工程生产不冲突。水体休闲度假旅游产品大体上可以分为水上活动和水下活动。水上活动主要开展游泳、拖曳伞、划船、皮划艇、垂钓、游船观光、水上芭蕾、水幕电影、水中喷泉、溜冰等轻型水上运动,这类水上活动一般要求相关的配套设施较少,不会对生产和工程造成不利影响。水下活动主要包括各类潜水活动,分为穿潜水服和坐潜水艇两种。如千岛湖拥有13科94种形态各异的鱼类资源,有“鱼跃千岛湖”“水下金字塔”等奇特景观,各种水上水下项目开展得丰富多彩。

(1)实时监测现场环境CH4、O2、CO、H2S等气体,或根据需要定位。

(2)通过无线传输技术,实时的将监测到参数传输给后场监测系统。

(3)防爆设计,防护等级IP67。

2.5 系统整体架构

通过对作业人员的跟踪定位,在显示设备上显示作业人员的位置,以及现场反馈的信息,综合分析,做出有效的决策,同时,通过快速自组网传至救援现场,以实现对救援现场的指挥监控。指挥平台的系统整体架构框图见图2。

川系火锅是我们最常见的火锅类型,我想,提起火锅一半人想到的是麻辣,另一半人想到的就是川渝。川系火锅一般认为分为四川火锅、重庆火锅、鱼头火锅以及串串香。

  

图2 系统整体架构

3 结束语

采用陀螺仪与加速度计组成基于惯性导航的应急救援室内定位系统,通过复杂算法实现了导航定位,导航与定位过程完全自主,具有很大的灵活性,方向和距离误差仅为0.4%,定位精度为1 m以下,具有很好的应用前景。

式中:ρ为多孔C/C复合材料和C/C-SiC复合材料的体积密度,g/cm3;ε为多孔C/C复合材料和C/C-SiC复合材料的开孔率,%;m1为干燥的复合材料样品质量,g;m2为复合材料样品在水中的质量,g;m3为含饱和蒸馏水复合材料样品的质量,g。

参考文献:

[1]张志亮,罗龙,邵士海,等.ADC量化对同频全双工数字自干扰消除的误码率性能分析[J].电子与信息学报,2013,35(6):1331-1337.

[2]刘晶璟.采用加速度传感器技术实现盲区定位的研究和开发[D].上海:上海交通大学,2012.

[3]北京大学.一种适用于同频同时隙双工的干扰消除方法:中国,200610113054.4[P].2006-09-08.

[4]黄岳嵘,赵毅,孟侃良.GPS盲区三维定位技术的研究[J].计算机应用与软件,2012,29(5):289-294.

[5]北京大学.一种基于频域调度的双工通信方法:中国,201210016695.3[P].2012-01-18.

 
蔡立申
《炼油与化工》 2018年第02期
《炼油与化工》2018年第02期文献

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