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面向急救人员的传感器融合式 精密定位和跟踪方法

作者:Bob Scannell时间:2019-11-28来源:电子产品世界收藏

  急救人员深入精确定位无GPS信号的基础设施,十年来一直是消防安全和应急人员群体难以达到的目标。这个目标就是在十几分钟内精确定位到几米以内。无独有偶,这些目标几乎与战术导弹的引导系统相同,但当今的解决方案至少要10000美元,尺寸、重量和功耗高得吓人,并不可行。同样的解决方案用于急救作业领域的早期概念验证演示,但事实证明实际部署存在(成本和尺寸)障碍。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201911/407612.htm

  因此应急人员定位仍然是现今最复杂的定位应用。虽然没有可以实现预期目标的灵丹妙药式,但必需有多个技术节点,每个节点都具有前沿性能。此外,它涉及大规模融合和系统集成方法。

  高性价比、高性能MEMS惯性现可为潜在的解决方案提供种子。本文提出一个完整的到云融合系统设想,包括高度复杂的算法。

  下面表1描述了主要方法和实现技术。

  表1. 契合关键目标的完整系统方法

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  系统开发人员所面对的主要挑战可总结为以下三大类:程序、环境和传感器融合。在设计多传感器解决方案的过程中,对于急救任务的高度复杂性以及各种极端环境带来的挑战,必须要有全面的了解。

  程序火灾搜救任务必须严格按照救援程序执行,同时必须适应完全不确定的现实生活场景。可部署的精确定位系统必须在最大限度内适应现有的流程和设备。这就要求无需任何固定或临时基础设施即可操作,因为急救人员通常已背负重要设备(重量和成本)。任何系统开发都应遵从实现小型嵌入式设备的早期阶段目标且单位急救人员成本与智能手机相似。有必要指出,目前智能手机的定位性能严重不足,因此面临着挑战。图1概述了理想系统最相关的主要和次要运行要求。

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  环境虽然GPS覆盖使得室外定位无处不在,但并不支持完全室内或混合(室内/挑战室外)环境。一些室内定位环境(例如购物中心)可以通过安装基础设施实现 — 但是,这些既不精确也不切合急救作业的实际目标。对于追踪系统设计人员,必须考虑以下因素来确定设计、组件选择和降低风险的方法:

  RF 传播路径。

  传感器温度/冲击影响。

  基础设施损坏/改变的可能性。

  传感器融合

  先前提到的过程和环境中的挑战是传感器融合问题核心设计方法的基础。相关的主要传感模式用于在关键操作模式中提供高性能,同时互补传感器则扫除每个应用阶段的关键障碍,如表2所示。

  表2. 候选传感器的优势和不足

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  由于MEMS无需外部基础设施,并能在动态环境下提供精密检测,因此如果能在极端环境中工作以及如果与合适的次级传感器配合使用,它将在总体解决方案中发挥主要作用。.........

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