，氣壓傳感器測(cè)量采用型號(hào)為BMP085,該型號(hào)為BMP085的氣壓傳感器BMP085是 德國(guó)BOSCH公司生產(chǎn)的一款低功耗、高精度的MEMS數(shù)字氣壓傳感器，其供電電壓為1. 8~ 3. 6V，典型值為2. 5V，它由電阻式氣壓傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器和帶有E2PR0M的控制單元組 成，控制單元通過(guò)I2C總線與移動(dòng)標(biāo)簽的微處理器連接，移動(dòng)標(biāo)簽的微處理器采用型號(hào)為 STM32F103CB微處理器，該微處理器根據(jù)型號(hào)為BMP085的氣壓傳感器輸出的參數(shù)對(duì)移動(dòng)標(biāo) 簽相對(duì)應(yīng)地平面的高度進(jìn)行實(shí)際的測(cè)算，而具體測(cè)算方法為現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)；
[0023] 然后，監(jiān)控終端根據(jù)基站與移動(dòng)標(biāo)簽之間的距離、基站自身相對(duì)于地平面的高度 以及移動(dòng)標(biāo)簽相對(duì)于地平面的高度，通過(guò)幾何計(jì)算，得出移動(dòng)標(biāo)簽的準(zhǔn)確坐標(biāo)。這里幾何計(jì) 算也是常規(guī)技術(shù)。
[0024] 假設(shè)zi為基站i(i e [1，N]，其中N為基站總數(shù)）到地面的高度，即基站i的z坐 標(biāo)值，當(dāng)基站固定后，zi為已知參數(shù)；知道了基站自身相對(duì)于地平面的高度以及移動(dòng)標(biāo)簽 相對(duì)于地平面的高度，通過(guò)氣壓-高度轉(zhuǎn)換得到移動(dòng)標(biāo)簽與基站i的海拔高度，分別用h、 hi表示，則移動(dòng)標(biāo)簽的z坐標(biāo)的計(jì)算公式如下：
[0025] z = I h-h； I +Zi
[0026] 由于各基站并不嚴(yán)格地處于同一水平面，因此需要將基站及移動(dòng)標(biāo)簽都投影到水 平面，在此記移動(dòng)標(biāo)簽與基站i之間的距離為ri，則ri在地面的投影為：
[0028] (1)當(dāng)基站個(gè)數(shù)為2,即N = 2時(shí)
[0029] 在此情況下，基站部署時(shí)必須保證移動(dòng)標(biāo)簽在兩個(gè)基站連線的同一側(cè)，如圖3為 二基站式三維定位示意圖，其中PI、P2為固定基站，其坐標(biāo)為（xi, yi)，（i = 1，2) ;T為 移動(dòng)標(biāo)簽，通過(guò)幾何計(jì)算移動(dòng)標(biāo)簽有兩種可能的坐標(biāo)，分別設(shè)為Ta、Tb，其坐標(biāo)分別為 (xta, yta)和（xtb, ytb) 〇
[0030] 計(jì)算第一種可能的移動(dòng)標(biāo)簽坐標(biāo)，移動(dòng)標(biāo)簽與基站Pl之間的距離rl在地面的投 影dl與橫坐標(biāo)的夾角Θ為：
[0032] 其中α為dl和d2之間的夾角，根據(jù)余弦定理 CN 204833601 U 說(shuō)明書(shū) 4/4 頁(yè)
[0034] 而dl，2為夾角α對(duì)應(yīng)的三角形邊長(zhǎng)，即為基站Pl與基站P2之間的距離；
[0035] 移動(dòng)標(biāo)簽的縱坐標(biāo)為：
[0036] yta= y !+(I1Sin Θ
[0037] 若xl〈x2,則移動(dòng)標(biāo)簽的橫坐標(biāo)為：
[0038] xta= X !+(I1Cos Θ
[0039] 若xl>x2,則移動(dòng)標(biāo)簽的橫坐標(biāo)為：
[0040] Xta= X「山 COS Θ
[0041] 計(jì)算第二種可能的移動(dòng)標(biāo)簽坐標(biāo)，移動(dòng)標(biāo)簽與基站Pl之間的距離rl在地面的投 影dl與橫坐標(biāo)的夾角Θ為：
[0043] 移動(dòng)標(biāo)簽的縱坐標(biāo)為：
[0044] ytb= y「dpin Θ
[0045] 若xl〈x2,則移動(dòng)標(biāo)簽的橫坐標(biāo)為：
[0046] Xtb= X ^d1Cos Θ
[0047] 若xl>x2,則移動(dòng)標(biāo)簽的橫坐標(biāo)為：
[0048] Xtb= X ^d1Cos Θ
[0049] 在兩個(gè)基站實(shí)際部署時(shí)，事先知曉標(biāo)簽位于連線的側(cè)位，因此，可以選取正確的坐 標(biāo)值。
[0050] (2)當(dāng)基站個(gè)數(shù)為3,即N = 3時(shí)
[0051] 圖4為三基站式三維定位的示意圖。將3個(gè)基站兩兩組合，共有3組，即：(P1，P2)、 (P1，P3)、（P2，P3)。每組2個(gè)基站，與移動(dòng)標(biāo)簽構(gòu)成類似于圖3的情況。對(duì)于一個(gè)組，通過(guò) 上述（1)中N = 2時(shí)的定位計(jì)算方法，可以得出兩種可能的坐標(biāo)（xta, yta)和（xtb, ytb)。 然后，分別計(jì)算這兩個(gè)坐標(biāo)與另外一個(gè)基站的距離，選取距離較短的點(diǎn)為移動(dòng)標(biāo)簽坐標(biāo)。最 后，將三組分別計(jì)算的移動(dòng)標(biāo)簽坐標(biāo)求平均值，即為移動(dòng)標(biāo)簽的位置。
[0052] (3)基站個(gè)數(shù)為4,即N = 4時(shí)
[0053] 圖5為四基站式三維定位的示意圖。將4個(gè)基站兩兩組合，共有6組，即：(Pl，P2)、 (Pl，P3)、（Pl，P4)、（P2, P3)、（P2, P4)、（P3, P4)。每組2個(gè)基站，與移動(dòng)標(biāo)簽構(gòu)成類似于圖 3的情況。對(duì)于一個(gè)組，通過(guò)上述（I)N = 2時(shí)的定位計(jì)算方法，可以得出兩種可能的坐標(biāo) (xta, yta)和（xtb, ytb)。然后，分別計(jì)算這兩個(gè)坐標(biāo)與另外2個(gè)基站的距離之和，選取距 離之和較小的點(diǎn)為移動(dòng)標(biāo)簽坐標(biāo)。最后，將6組分別計(jì)算的標(biāo)簽坐標(biāo)求平均值，即為移動(dòng)標(biāo) 簽的位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員應(yīng)急救助系統(tǒng)，其特征在于包括：佩戴于消防員身上的移動(dòng)標(biāo) 簽，臨時(shí)應(yīng)急架設(shè)在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)周圍的位置固定的基站，及與基站連接的監(jiān)控終端；其中移動(dòng) 標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與基站連接，基站用于接收從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控 終端，監(jiān)控終端對(duì)基站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；所述移動(dòng)標(biāo)簽上配置有測(cè)量環(huán)境參數(shù)的傳感 器模塊，傳感器模塊至少包含有氣壓傳感器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員應(yīng)急救助系統(tǒng)，其特征在于：所述基站的個(gè) 數(shù)為多個(gè)，各基站的高度不在同一個(gè)水平面上或處于同一個(gè)水平面。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員應(yīng)急救助系統(tǒng)，其特征在于：所述傳感 器模塊還包括溫度傳感器和二氧化碳濃度傳感器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員應(yīng)急救助系統(tǒng)，其特征在于：所述移動(dòng)標(biāo)簽 的硬件結(jié)構(gòu)包含有無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、顯示屏、蜂鳴器、電源、天線、傳感器模塊和按鍵模 塊，傳感器模塊、按鍵模塊、顯示屏、蜂鳴器、電源、天線均與無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊連接，無(wú)線數(shù) 據(jù)收發(fā)模塊包含微處理器和與微處理器連接的無(wú)線射頻芯片；基站的硬件結(jié)構(gòu)與移動(dòng)標(biāo)簽 的硬件結(jié)構(gòu)相同。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)消防員應(yīng)急救助系統(tǒng)，其特征在于包括：佩戴于消防員身上的移動(dòng)標(biāo)簽，臨時(shí)應(yīng)急架設(shè)在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)周圍的位置固定的基站，及與基站連接的監(jiān)控終端；其中移動(dòng)標(biāo)簽通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與基站連接，基站用于接收從標(biāo)簽發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控終端，監(jiān)控終端對(duì)基站發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；所述移動(dòng)標(biāo)簽上配置有測(cè)量環(huán)境參數(shù)的傳感器模塊，傳感器模塊至少包含有氣壓傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：整個(gè)系統(tǒng)是在緊急情況(如火災(zāi))下架設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)周圍，不需要事先布置，節(jié)省建筑建設(shè)成本；消防員佩帶的移動(dòng)標(biāo)簽上配置氣壓傳感器，監(jiān)控終端可以通過(guò)傳感器模塊測(cè)量的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)了解消防員當(dāng)前情況。
【IPC分類】G08B21/04
【公開(kāi)號(hào)】CN204833601
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520564367
【發(fā)明人】劉高平
【申請(qǐng)人】浙江萬(wàn)里學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月30日