林火消防员险情检测与定位系统研究

发布时间：2021-08-24 04:25

　　森林火灾的频发威胁着林火消防员的生命安全。林火消防员在扑火过程中由于高温休克、吸入毒气昏厥、失足跌落受伤的事情时有发生。为了提高对林火消防员生命安全的保障,一种对林火消防员险情检测与定位系统的研究设计不可或缺。本文设计的林火消防员险情检测与定位系统采集惯性导航数据和GNSS信号,通过算法完成对消防员在林区的定位;采集林火中一氧化碳浓度、温度和消防员足部和头部姿态信息完成对消防员的险情检测。系统实现对消防员的险情检测与定位,为安全员指挥救援提供一定有效的判断依据。本文首先对险情检测与定位方法研究基础进行了简单的介绍。其次,对本文系统的定位方法和险情检测方法进行了重点介绍。介绍了采用基于零速修正算法的行人惯性导航定位方法（INS）;基于计步算法的鞋式行人航迹推算法定位方法（PDR）;在检测到零速点的情况下使用INS方法,无法检测到零速点的情况下切换使用DPR方法的INS/PDR组合定位方法;在林区接收到GNSS信号的情况下,将GNSS与INS/PDR定位结果进行组合并校正INS/PDR定位的INS/PDR/GNSS组合定位方法。介绍了以一氧化碳和温度为环境参数,以加速度值和姿态值为运动参数... 

【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

森林火灾Figure1.1Forestfire

林火消防员险情检测与定位系统研究4传感器能够检测相对位置变化，所开发的微型传感器嵌入鞋跟，在步行测试中成功检测到零速度周期（ZhouCetat.,2011）。澳大利亚悉尼科技大学LiYan等人将低成本惯性器件测量单元（IMU）传感器系在鞋面上，采用零速更新技术、用24种误差状态组成卡尔曼滤波器以减少IMU误差（LiYetat.,2012）。LiYan还根据零速修正一般只检测步行状态而不检测跑步状态的问题，提出了一种新的ZUPT算法，可以实现步行、爬楼梯、跑步等状态的检测从而实现行人导航。设置一个步长检测器和两个零速检测器，在用传统零速检测阈值法检测不到行人零速点的情况下，引入第二个零速检测器，仅在陀螺仪上用阈值来检测零速点。该方法在通过测试能检测大部分足迹（LiYetat.,2012）。图1.2鞋绑式惯性导航系统图Figure1.2Shoe-tieInertialNavigationSystem开源组OpenShoe针对多年来提出的鞋式惯性导航但由于缺乏硬件平台导致应用范围有限的问题，推出一款脚踏式导航鞋，将惯性器件嵌入至鞋子内部，采用极大似然估计的零速修正算法辅助惯性导航定位（NilssonJOetat.,2016）（SkogIetat.,2016）。开源组OpenShoe导航鞋如图1.3所示。图1.3导航鞋Figure1.3Navigationshoes在国内樊启高等人提出了基于GLRT的零速检测算法。该方法通过利用GLRT对行人站立相和摆动相的概率估计来确定出行人站立相，进而进行零速更新（樊启高

导航鞋Figure1.3Navigationshoes


本文编号：3359273