本發(fā)明涉及定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種室內(nèi)自主定位及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著信息技術(shù)和人員本身安全的需要，人們對自身的定位及安全需求越來越強(qiáng)烈，伴隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展，突發(fā)災(zāi)害事故等發(fā)生幾率逐年增高，事故發(fā)生后對人員定位和狀態(tài)信息獲取都是新的巨大的考驗(yàn)。特別是在災(zāi)難救援活動中，沖鋒在第一線的消防員經(jīng)常處于危險(xiǎn)境地，消防員的定位和狀態(tài)監(jiān)測需求就顯得更加迫切。

目前在實(shí)際的救援過程中指揮員通過通話確定消防員的方位和狀態(tài)，但是由于救援現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，而且相對陌生，通過語音的方式很難將人員準(zhǔn)確位置和狀態(tài)信息清晰的表達(dá)出來，有時甚至?xí)l(fā)生語音中段或人員發(fā)生危險(xiǎn)。救援過程中救援人員無法了解自己和隊(duì)員的位置等信息，在出現(xiàn)危急情況的時候不能及時有效地相互支援，很容易導(dǎo)致失聯(lián)。同時，指揮員和現(xiàn)場人員不能掌握救援人員的實(shí)時位置及狀況，無法立即對救援人員面對的情況做出正確判斷和合理的指揮，嚴(yán)重影響了指揮效率。

目前的室內(nèi)定位技術(shù)中北京科技大學(xué)正在開發(fā)的基于2.4g的偽基站定位系統(tǒng)，存在2.4g信號的繞射性能較差，在墻壁遮擋比較嚴(yán)重的室內(nèi)中部位置，信號難以覆蓋，需要在室內(nèi)布置增強(qiáng)基站，提高信號覆蓋能力；紅外線室內(nèi)定位技術(shù)有一定的室內(nèi)定位精度，但是由于光線不能穿過障礙物，紅外線僅能視距傳播，當(dāng)室內(nèi)布局較復(fù)雜時，移動設(shè)備若剛好到達(dá)非視距的角落，就不能有效定位，而且紅外線傳輸距離較短，容易被燈光干擾，在精確定位上存在局限性；國防科技大學(xué)研制的“基于微慣導(dǎo)的人員自主定位系統(tǒng)”需將足部傳感器綁在鞋子上，處理節(jié)點(diǎn)捆在手臂上，這種方案在實(shí)際使用過程中需要會帶來很多不方便，例如通信問題或連線問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種室內(nèi)自主定位及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，解決室內(nèi)人員自主定位和狀態(tài)監(jiān)測問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種消防員室內(nèi)自主定位及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括：人員體征感知裝置1、人員攜帶裝置2、中繼裝置3和指揮裝置4；

所述人員體征感知裝置1隨消防員攜帶且編碼唯一，采集消防員的心率和血氧含量信息；

所述人員攜帶裝置2通過攜帶裝置采集消防員的狀態(tài)數(shù)據(jù)；

所述指揮裝置4對接收到的所述人員攜帶裝置2傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以對消防人員進(jìn)行室內(nèi)定位及狀態(tài)監(jiān)測；

所述中繼裝置3在所述人員攜帶裝置2無法與所述指揮裝置4建立通訊時，提供中繼通訊；

所述人員體征感知裝置1與所述人員攜帶裝置2通過藍(lán)牙系統(tǒng)建立雙向連接；

所述人員攜帶裝置2與所述指揮裝置4通過4g或無線數(shù)傳通訊進(jìn)行雙向連接建立通訊鏈路，所述指揮裝置4接收所述人員攜帶裝置2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；

所述中繼裝置3可與所述人員攜帶裝置2和所述指揮裝置4兩兩雙向連接建立通訊鏈路，通過中繼的方式使所述人員攜帶裝置2和指揮裝置4建立通訊聯(lián)系；

進(jìn)一步地，所述人員體征感知裝置1包括：心率傳感器11、血氧含量傳感器12、體征感知端藍(lán)牙電路13和體征感知端電源14；

所述心率傳感器11采集攜帶所述人員體征感知裝置1的消防員的心率信息；

所述血氧含量傳感器12采集所述消防員的血氧含量信息；

所述心率傳感器11和所述血氧含量傳感器12的輸出端分別與所述體征感知端藍(lán)牙電路13的輸入端通過導(dǎo)線連接；

所述體征感知端藍(lán)牙電路13通過藍(lán)牙信號與所述人員攜帶裝置2通訊，傳送采集到的所述消防員的心率和血氧含量信息；

所述體征感知端電源14與所述體征感知端藍(lán)牙電路13的供電接口通過導(dǎo)線連接，為所述人員體征感知裝置1供電。

進(jìn)一步地，所述人員攜帶裝置2包括：三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202、氣壓傳感器203、衛(wèi)星電路204、人員攜帶端藍(lán)牙電路205、zigbee無線傳感器206、人員攜帶端4g電路207、聲光報(bào)警器208、溫濕度傳感器209、攝像頭210、語音通訊電路211、無線數(shù)傳通訊電路212、防護(hù)投影眼鏡213、氣體傳感器214、核心處理電路215和人員攜帶端電源216；

所述核心處理電路215與所述三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202、氣壓傳感器203、衛(wèi)星電路204、人員攜帶端藍(lán)牙電路205、zigbee無線傳感器206、人員攜帶端4g電路207、聲光報(bào)警器208、溫濕度傳感器209、攝像頭210、語音通訊電路211、無線數(shù)傳通訊電路212、防護(hù)投影眼鏡213、氣體傳感器214分別雙向連接，處理相關(guān)采集數(shù)據(jù)；

所述人員攜帶端電源216的對外供電接口與所述核心處理電路215的供電輸入端接口連接，為所述人員攜帶裝置2提供電源。

進(jìn)一步地，所述中繼裝置3包括：中繼端4g電路31、中繼端無線數(shù)傳通訊電路32、通訊轉(zhuǎn)換電路33和中繼電源34；所述中繼端4g電路31、中繼端無線數(shù)傳通訊電路32和所述通訊轉(zhuǎn)換電路33雙向連接；

所述中繼端4g電路31為所述人員攜帶裝置2和所述指揮裝置4的4g通訊提供中繼信號；

所述中繼端無線數(shù)傳通訊電路32為所述人員攜帶裝置2和所述指揮裝置4的無線數(shù)傳通訊提供中繼信號；

所述通訊轉(zhuǎn)換電路33控制所述中繼裝置3在4g和無線數(shù)傳兩種通訊模式下切換；

所述中繼電源34對外供電接口與所述通訊轉(zhuǎn)換電路33的供電輸入端接口連接，為所述中繼裝置3提供電源。

進(jìn)一步地，所述指揮裝置4包括：指揮端藍(lán)牙電路41、指揮端無線數(shù)傳通訊電路42、指揮端4g電路43和指揮平臺44；所述指揮端藍(lán)牙電路41、所述指揮端無線數(shù)傳通訊電路42和所述指揮端4g電路43分別與所述指揮平臺44雙向連接。

所述指揮端無線數(shù)傳通訊電路42可與所述人員攜帶裝置2的無線數(shù)傳通訊電路212建立無線數(shù)傳通訊鏈路，也可與所述所述中繼裝置3的中繼端無線數(shù)傳通訊電路32建立無線數(shù)傳中繼通訊鏈路；

所述指揮端4g電路43可與所述人員攜帶裝置2的人員攜帶端4g電路207建立4g通訊鏈路，也可與所述所述中繼裝置3的中繼端4g電路31建立4g中繼通訊鏈路；

所述指揮平臺44根據(jù)所述人員攜帶裝置2傳輸來的數(shù)據(jù)信息，對消防員進(jìn)行室內(nèi)自主定位，并對消防員的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測；

所述指揮端藍(lán)牙電路41可與具有藍(lán)牙系統(tǒng)的顯示設(shè)備進(jìn)行連接，將所述系統(tǒng)監(jiān)測到的消防員位置信息和狀態(tài)信息進(jìn)行顯示。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述人員攜帶端4g電路207和無線數(shù)傳通訊電路212通訊狀態(tài)均為異常時，所述人員攜帶裝置4會通過聲光報(bào)警的方式提醒消防員在現(xiàn)場安放所述中繼裝置3；所述中繼裝置3安裝后，所述人員攜帶裝置2的核心處理電路215檢測所述人員攜帶端4g電路207和無線數(shù)傳通訊電路212的狀態(tài)，當(dāng)所述人員攜帶端4g電路207通訊狀態(tài)正常時，所述核心處理電路215通過所述人員攜帶端4g電路215將處理后數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述中繼端4g電路31，并自動判斷通訊狀態(tài)是否正常；當(dāng)人員攜帶端4g電路207通訊狀態(tài)異常時，所述無線數(shù)傳通訊電路212將處理后的數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述中繼端無線數(shù)傳通訊電路32；

所述中繼裝置3接收到數(shù)據(jù)后，會通過所述中繼端4g電路31、所述中繼端無線數(shù)傳通訊電路32與所述指揮裝置4建立通訊聯(lián)系，同時，所述中繼裝置3會不斷檢測所述中繼端4g電路31、所述中繼端無線數(shù)傳通訊電路32狀態(tài)，在某一鏈路不通的狀態(tài)下，通過通訊轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行通道切換，切換到另一通訊鏈路發(fā)送。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述人員攜帶裝置2無法直接或通過中繼與所述指揮裝置4建立了通訊鏈路時，所述人員攜帶裝置2會采用互為中繼模式，無法通訊的人員攜帶裝置2會將信息轉(zhuǎn)發(fā)給周圍的所述人員攜帶裝置2，由其它所述人員攜帶裝置2將該人員攜帶裝置的信息發(fā)送給所述指揮裝置4。一旦所述人員攜帶裝置2通過周圍某一所述人員攜帶裝置2建立與所述指揮裝置4的通訊聯(lián)系后，該所述人員攜帶裝置2就固定與某一人員攜帶裝置通訊，而不在將信息發(fā)送給其它人員攜帶裝置，直至所述人員攜帶裝置2通過中繼或直接與所述指揮裝置4建立了通訊鏈路或某一人員攜帶裝置也無法與指揮裝置通訊。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述人員攜帶裝置2的衛(wèi)星電路204無法定位，則由所述zigbee無線傳感器206向外發(fā)送信標(biāo)信號與周圍人員攜帶的zigbee無線傳感器進(jìn)行通訊，所述人員攜帶裝置2接收到外部發(fā)送來的功率值和編號后，所述核心處理電路215分別采集外部發(fā)送來的功率值和編號，以及三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202、氣壓傳感器203、人員攜帶端藍(lán)牙電路205、聲光報(bào)警器208、溫濕度傳感器209、氣體傳感器214、攝像頭210的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行編碼處理；編碼處理完成后，將處理后的數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述指揮裝置4；所述指揮裝置4依據(jù)之前使用的地圖數(shù)據(jù)庫信息和上一時刻人員位置，結(jié)合所述三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202信息和氣壓傳感器203的高度信息進(jìn)行航位推算及rssi場強(qiáng)定位方法對所述人員攜帶裝置2進(jìn)行地圖匹配定位，將人員攜帶裝置的位置標(biāo)識在地圖上。

進(jìn)一步地，當(dāng)消防員面對難以解決的狀況時，消防員可通過所述人員攜帶裝置2手動發(fā)出報(bào)警信息。當(dāng)消防員出現(xiàn)意外跌倒或長期站立情況時，所述人員攜帶裝置2會感知消防員的狀態(tài)變化而自動發(fā)出報(bào)警信息，同時所述人員攜帶裝置2啟動所述聲光報(bào)警器208，聲音和閃光會持續(xù)進(jìn)行，直至人員主動關(guān)閉所述聲光報(bào)警器208。所述指揮裝置4通過人員編碼確定具體的報(bào)警消防員及位置，并通過所述語音通訊電路211和報(bào)警消防員進(jìn)行確認(rèn)。所述指揮裝置4通過語音引導(dǎo)指揮地圖上與報(bào)警人員較為接近的其他人員靠近報(bào)警人員，報(bào)警人員自動感應(yīng)周圍搜救人員的位置信息，當(dāng)報(bào)警人員的所述人員攜帶裝置2感受到其它人員攜帶裝置靠近時，人員攜帶裝置觸發(fā)所述聲光報(bào)警器208自動發(fā)出最大聲響和最大光亮，直至進(jìn)行有效救助。所述指揮裝置4能夠選擇性的呈現(xiàn)報(bào)警人員的運(yùn)動軌跡，在消防員救助過程中，所述指揮裝置1會根據(jù)消防員發(fā)生危險(xiǎn)的具體位置、樓宇三維模型、危險(xiǎn)區(qū)域及逃生通道信息，自動規(guī)劃出一條安全、快速的救助返回路線，并通過語音的方式告知救援的人員，引導(dǎo)救援人員返回，以利于緊急情況發(fā)生后的快速救助。

進(jìn)一步地，在指揮人員需要獲取所述人員攜帶裝置2周圍的實(shí)際環(huán)境時，所述指揮裝置4向所述人員攜帶裝置2發(fā)送環(huán)境獲取命令，所述人員攜帶裝置2啟動所述攝像頭210工作，并通過語音通訊的方式使所述人員攜帶裝置2將所述攝像頭210對準(zhǔn)特定位置，圖像通過所述人員攜帶端4g電路207或所述無線數(shù)傳通訊電路212傳送給所述指揮裝置4。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的一種消防員室內(nèi)自主定位及狀態(tài)監(jiān)測方法，包括以下步驟：

s1、在提前準(zhǔn)備階段，將所述人員體征感知裝置(1)分發(fā)給每位消防員，所述人員體征感知裝置(1)根據(jù)所對應(yīng)的消防員進(jìn)行人員編碼區(qū)分；

s2、在消防救援之前的準(zhǔn)備階段，所述人員體征感知裝置(1)和所述人員攜帶裝置(2)進(jìn)行匹配，匹配完成后，所述人員攜帶裝置(2)向所述指揮裝置(4)傳輸進(jìn)入救援現(xiàn)場的消防員的相關(guān)信息；所述指揮裝置(4)根據(jù)所了解的救援位置和樓宇內(nèi)部構(gòu)造計(jì)算出一條最佳路徑；

s3、在火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場救災(zāi)階段，所述指揮裝置(4)將所述人員攜帶裝置(2)的位置標(biāo)識在地圖上；定時接收所述人員攜帶裝置2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，推算和修正人員的運(yùn)動狀態(tài)；

在消防員面對難以解決的狀況時，消防員通過所述人員攜帶裝置(2)手動發(fā)出報(bào)警信息給所述指揮裝置(4)，所述指揮裝置(4)協(xié)助指揮員快速組織救援，以利于緊急情況發(fā)生后的快速救助；

當(dāng)指揮人員需要獲取所述人員攜帶裝置(2)周圍的實(shí)際環(huán)境時，指揮人員通過所述指揮裝置(4)獲取所述人員攜帶裝置(2)周圍的實(shí)際環(huán)境信息。

本發(fā)明有益效果如下：

本發(fā)明采用多傳感器相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外全方位的集群定位指揮，在有衛(wèi)星的狀態(tài)下以衛(wèi)星結(jié)合地圖匹配的方式進(jìn)行定位，采用三軸陀螺和三軸加速度傳感器感知運(yùn)動狀態(tài)信息，同時衛(wèi)星的信息可用于輔助修正三軸陀螺及三軸加速度傳感器的誤差。在沒有衛(wèi)星的狀態(tài)下以三軸陀螺、三軸加速度傳感器信息和氣壓傳感器的高度信息進(jìn)行航位推算及rssi場強(qiáng)定位方法的方式進(jìn)行地圖匹配定位。在人員進(jìn)入室內(nèi)時，可通過調(diào)用已有樓宇的三維模型或建立建議樓宇三位模型的方式開展定位。當(dāng)需要到達(dá)某一具體目標(biāo)時或人員遇到困難時，指揮裝置通過人員的相對位置、人員運(yùn)行的路徑等參考信息指揮人員達(dá)到目標(biāo)或進(jìn)行救助。同時，指揮裝置可遠(yuǎn)程控制人員攜帶裝置的攝像頭，詳細(xì)觀察人員攜帶裝置周圍的環(huán)境，以供指揮人員決策。本發(fā)明有效解決了人員集體行動時人員定位、狀態(tài)監(jiān)測和指揮的問題。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為消防員室內(nèi)自主定位及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為人員體征感知裝置組成示意圖

圖3為人員攜帶裝置組成示意圖

圖4為中繼裝置組成示意圖

圖5為指揮裝置組成示意圖

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

一種消防員室內(nèi)自主定位及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，包括：人員體征感知裝置1、人員攜帶裝置2、中繼裝置3和指揮裝置4。

所述人員體征感知裝置1與所述人員攜帶裝置2通過藍(lán)牙系統(tǒng)建立雙向連接；所述人員攜帶裝置2與所述指揮裝置4通過4g或無線數(shù)傳通訊進(jìn)行雙向連接建立通訊鏈路，所述指揮裝置4接收到所述人員攜帶裝置2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；在4g或無線數(shù)傳通訊異常時，所述中繼裝置3與所述人員攜帶裝置2和所述指揮裝置4兩兩雙向連接建立通訊鏈路，通過中繼的方式使所述人員攜帶裝置2和指揮裝置4建立正常的通訊聯(lián)系；當(dāng)所述人員攜帶裝置2在無法直接或通過所述中繼裝置3與所述指揮裝置4建立通訊鏈路時，所述人員攜帶裝置2可采用互為中繼模式，將信息轉(zhuǎn)發(fā)給周圍的人員攜帶裝置2，由所述周圍的人員攜帶裝置2直接或通過所述中繼裝置3將所述人員攜帶裝置2的信息發(fā)送給所述指揮裝置4。

如圖2所示，所述人員體征感知裝置1包括：心率傳感器11、血氧含量傳感器12、體征感知端藍(lán)牙電路13和體征感知端電源14。所述心率傳感器11采集攜帶所述人員體征感知裝置1的消防員的心率信息，所述血氧含量傳感器12采集所述消防員的血氧含量信息。所述心率傳感器11和所述血氧含量傳感器12的輸出端分別與所述體征感知端藍(lán)牙電路13的輸入端通過導(dǎo)線連接；所述體征感知端電源14與所述體征感知端藍(lán)牙電路13的供電接口通過導(dǎo)線連接；所述體征感知端藍(lán)牙電路13通過藍(lán)牙信號與所述人員攜帶裝置2通訊。

如圖3所示，所述人員攜帶裝置2包括：三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202、氣壓傳感器203、衛(wèi)星電路204、人員攜帶端藍(lán)牙電路205、zigbee無線傳感器206、人員攜帶端4g電路207、聲光報(bào)警器208、溫濕度傳感器209、攝像頭210、語音通訊電路211、無線數(shù)傳通訊電路212、防護(hù)投影眼鏡213、氣體傳感器214、核心處理電路215和人員攜帶端電源216；

人員攜帶裝置中，三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202、氣壓傳感器203、衛(wèi)星電路204、人員攜帶端藍(lán)牙電路205、zigbee無線傳感器206、人員攜帶端4g電路207、聲光報(bào)警器208、溫濕度傳感器209、攝像頭210、語音通訊電路211、無線數(shù)傳通訊電路212、防護(hù)投影眼鏡213、氣體傳感器214分別與核心處理電路215雙向連接，人員攜帶端電源216的對外供電接口與所述核心處理電路215的供電輸入端接口連接。

如圖4所示，所述中繼裝置3包括：中繼端4g電路31、中繼端無線數(shù)傳通訊電路32、通訊轉(zhuǎn)換電路33和中繼電源34；所述中繼端4g電路31、中繼端無線數(shù)傳通訊電路32和所述通訊轉(zhuǎn)換電路33雙向連接，所述中繼電源34對外供電接口與所述通訊轉(zhuǎn)換電路33的供電輸入端接口連接。

如圖5所示，所述指揮裝置4包括：指揮端藍(lán)牙電路41、指揮端無線數(shù)傳通訊電路42、指揮端4g電路43和指揮平臺44，所述指揮端藍(lán)牙電路41、所述指揮端無線數(shù)傳通訊電路42和所述指揮端4g電路43分別與所述指揮平臺44雙向連接。

所述消防員室內(nèi)自主定位及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的工作過程包括提前準(zhǔn)備工作，在消防救援之前的準(zhǔn)備工作，和火災(zāi)現(xiàn)場監(jiān)測幾個階段。

提前準(zhǔn)備階段。在該階段，將所述人員體征感知裝置1分發(fā)給每位消防員，所述人員體征感知裝置1根據(jù)所對應(yīng)的消防員進(jìn)行人員編碼區(qū)分，所述人員編碼包括消防員的個人信息包括姓名、性別、年齡、身高、血壓以及單位信息包括總隊(duì)、支隊(duì)、中隊(duì)，每個所述人員體征感知裝置1隨消防員攜帶且人員編碼唯一。

在消防救援之前的準(zhǔn)備階段。所述指揮裝置4通過調(diào)用救援現(xiàn)場樓宇信息，及時了解樓宇具體位置、樓宇內(nèi)部簡單構(gòu)造、救援具體位置和大概的救援對象信息，對救援目標(biāo)產(chǎn)生直觀了解。同時，指揮員根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行救援部署，所述指揮裝置4會根據(jù)救援的位置和樓宇內(nèi)部簡單構(gòu)造計(jì)算出一條最佳路徑，幫助消防員提升救援效率和保障安全。

所述人員體征感知裝置1和所述人員攜帶裝置2通過所述體征感知端藍(lán)牙電路13與所述人員攜帶端藍(lán)牙電路205進(jìn)行自動匹配將進(jìn)入救援現(xiàn)場的消防員信息傳輸?shù)剿鲋笓]裝置4完成指揮員對消防員信息的了解。

匹配完成后，所述人員體征感知裝置1的體征感知端藍(lán)牙電路13首先將人員編碼發(fā)送給對應(yīng)的人員攜帶裝置205。所述人員攜帶端藍(lán)牙電路205接收到人員編碼后，將信息發(fā)送給所述核心處理電路215。所述核心處理電路215通過所述人員攜帶端4g電路207與所述指揮端4g電路43，將人員編號傳送給所述指揮裝置4，并自動判斷通訊狀態(tài)是否正常；當(dāng)人員攜帶端4g電路通訊狀態(tài)異常時，所述無線數(shù)傳通訊電路212與指揮端無線數(shù)傳通訊電路42建立通信，將人員編碼傳送給所述指揮裝置4。所述指揮裝置4接收到人員編碼后，與指揮裝置數(shù)據(jù)庫中的人員信息進(jìn)行匹配，進(jìn)行顯示；指揮員了解進(jìn)入救援現(xiàn)場的消防員信息，包括該消防員參加救援的次數(shù)、每次救援的綜合表現(xiàn)和身體數(shù)據(jù)，同時判斷這些消防員是否適合本次救援。

所述消防員室內(nèi)自主定位及狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)工作時，所述人員體征感知裝置1的心率傳感器11和血氧含量傳感器12將感知到的人體心率和血氧含量發(fā)送給所述體征感知端藍(lán)牙電路13，所述體征感知端藍(lán)牙電路13將心率和血氧含量信息編碼后發(fā)送給對應(yīng)的人員攜帶裝置2。所述人員攜帶端藍(lán)牙電路205接收到心率和血氧含量信息及外部空呼系統(tǒng)傳來的空呼的使用時間、空呼氧氣量，并將信息發(fā)送給所述核心處理電路215。同時，所述核心處理電路215分別采集所述三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202、氣壓傳感器203、衛(wèi)星電路204、人員攜帶端藍(lán)牙電路205、聲光報(bào)警器208、溫濕度傳感器209、氣體傳感器214、攝像頭210的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行編碼處理。編碼處理完成后，所述核心處理電路215檢測人員攜帶端4g電路206和無線數(shù)傳通訊電路212的狀態(tài)，當(dāng)人員攜帶端4g電路206通訊狀態(tài)正常時，所述核心處理電路215通過人員攜帶端4g電路206將處理后數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述指揮裝置4，并自動判斷通訊狀態(tài)是否正常；當(dāng)人員攜帶端4g電路206通訊狀態(tài)異常時，所述無線數(shù)傳通訊電路212將處理后的數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述指揮裝置4。

在火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場救援階段。所述指揮裝置4可以將所述人員攜帶裝置2的位置標(biāo)識在地圖上；定時接收到所述人員攜帶裝置2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，推算和修正人員的運(yùn)動狀態(tài)。

在地圖上標(biāo)記人員位置。所述指揮裝置4接收到人員攜帶裝置2傳輸?shù)臄?shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在所述衛(wèi)星電路204和衛(wèi)星定位電路狀態(tài)正常的情況下，所述指揮裝置4調(diào)用自身地圖數(shù)據(jù)庫信息，結(jié)合所述衛(wèi)星電路204的位置信息和所述氣壓傳感器203的高度信息進(jìn)行地圖匹配，將所述人員攜帶裝置2的位置標(biāo)識在地圖上。同時，所述指揮裝置4實(shí)時利用衛(wèi)星電路和衛(wèi)星定位電路進(jìn)行差分定位，不斷修正人員攜帶裝置和指揮裝置在地圖上的位置。

推算和修正人員的運(yùn)動狀態(tài)信息。所述指揮裝置4通過解算三軸陀螺201和三軸加速度傳感器202的數(shù)據(jù)并結(jié)合人體運(yùn)動模態(tài)分析，推算出人員的運(yùn)動狀態(tài)信息，包括：行走、上樓、下樓、臥倒、停止。同時，指揮裝置將人員編碼、溫濕度傳感器信息、心率和血氧含量信息、運(yùn)動狀態(tài)信息作為人員的狀態(tài)信息進(jìn)行顯示。在進(jìn)行數(shù)據(jù)及狀態(tài)顯示的同時，指揮裝置依據(jù)衛(wèi)星電路數(shù)據(jù)結(jié)合三軸陀螺和三軸加速度傳感器誤差模型，對所述三軸陀螺201和所述三軸加速度傳感器202的誤差進(jìn)行估計(jì)，進(jìn)而修正所述三軸陀螺201和所述三軸加速度傳感器202的誤差。人員在行進(jìn)中，所述指揮裝置4定時接收到人員攜帶裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并不斷更新人員的位置和狀態(tài)信息，同時修正所述三軸陀螺201和三軸加速度傳感器202的誤差。

將所述位置標(biāo)識在具體的樓層地圖上。消防員進(jìn)入樓宇時，所述指揮裝置4根據(jù)所述人員攜帶裝置2的位置在自身地圖數(shù)據(jù)庫中自動調(diào)用所在位置樓宇的已有三維模型，在所述指揮裝置4的界面上呈現(xiàn)樓宇的樓宇的已有三維模型，三維模型包括樓宇結(jié)構(gòu)、安全通道、行走通道、逃生通道、功能區(qū)域、標(biāo)記消防設(shè)備以及危險(xiǎn)區(qū)域，然后所述指揮裝置4結(jié)合所述人員攜帶裝置2的三軸陀螺201、三軸加速度傳感器信息202和氣壓傳感器203的高度信息進(jìn)行航位推算及rssi場強(qiáng)定位方法開展樓宇地圖匹配，將所述人員攜帶裝置2的位置標(biāo)識在具體的樓層地圖上。當(dāng)所述指揮裝置4在自身地圖數(shù)據(jù)庫中沒有所要進(jìn)入樓宇的三維模型，則所述指揮裝置4依據(jù)地圖上所述人員攜帶裝置2所在位置樓宇的外形及高度信息，快速建立樓宇的簡易三維模型，然后所述指揮裝置4結(jié)合所述人員攜帶裝置2的三軸陀螺201的位置信息、三軸加速度傳感器202的加速度信息和氣壓傳感器203的高度信息進(jìn)行航位推算及rssi場強(qiáng)定位方法開展樓宇地圖匹配，將攜帶端的位置標(biāo)識在具體的樓層地圖上，同時，根據(jù)人員的軌跡逐步完善樓梯的臺階、位置和高度。同時，所述指揮裝置4將人員攜帶裝置編號、溫濕度傳感器信息、心率和血氧含量信息作為人員的狀態(tài)信息進(jìn)行顯示。

對誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償。所述指揮裝置4在顯示消防員狀態(tài)信息時，根據(jù)多個消防員行走的軌跡、消防員運(yùn)動的狀態(tài)和相對位置、樓宇結(jié)構(gòu)，以及rssi場強(qiáng)定位數(shù)據(jù)，判斷所述人員攜帶端2的導(dǎo)航數(shù)據(jù)是否存在明顯誤差。若存在明顯誤差，所述指揮裝置4在進(jìn)行軌跡修正的同時，會向該所述人員攜帶裝置2發(fā)送命令，索取所述三軸陀螺201、所述三軸加速度傳感器201、所述氣壓傳感器203的原始數(shù)據(jù)。根據(jù)導(dǎo)航誤差模型在綜合判斷，進(jìn)行誤差定位，從而對所述三軸陀螺201、所述三軸加速度傳感器201、所述氣壓傳感器203的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，以保障人員攜帶裝置的狀態(tài)。

危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)警。所述指揮裝置4根據(jù)所述溫濕度傳感器209和氣體傳感器214數(shù)據(jù)，在樓宇三維模型的基礎(chǔ)上建立溫濕度、氧氣和危險(xiǎn)氣體立體防范區(qū)，對不適合人員前往或可能發(fā)生毒氣危險(xiǎn)的地方進(jìn)行預(yù)警提示。同時，指揮人員會根據(jù)消防員反饋的信息對樓宇三維模型進(jìn)行修正，對于坍塌或損壞的區(qū)域進(jìn)行明顯標(biāo)識。

消防員人身危險(xiǎn)預(yù)警。所述指揮裝置4會根據(jù)每個消防員的心率和血氧含量信息、運(yùn)動狀態(tài)信息適時分析判斷消防員的身體狀態(tài)變化趨勢，結(jié)合該人員數(shù)據(jù)庫中的身體數(shù)據(jù)，綜合判斷消防員是否會有明顯的不適應(yīng)、可能會發(fā)生什么異常情況、還能夠在相同負(fù)荷下的工作時間，結(jié)合后續(xù)救援工作綜合判斷是否會能夠可靠完成接下來的救援任務(wù)，并對消防員和指揮人員予以提醒。

消防員在行進(jìn)中，所述人員攜帶裝置2會不斷檢測人員攜帶端4g電路207及無線數(shù)傳通訊電路212通訊狀態(tài)，若所述人員攜帶端4g電路207和無線數(shù)傳通訊電路212通訊狀態(tài)均為異常，所述人員攜帶裝置4會通過聲光報(bào)警的方式提醒消防員在現(xiàn)場安放所述中繼裝置3。所述中繼裝置3安裝后，所述人員攜帶裝置2的核心處理電路215檢測所述人員攜帶端4g電路207和無線數(shù)傳通訊電路212的狀態(tài)，當(dāng)所述人員攜帶端4g電路207通訊狀態(tài)正常時，所述核心處理電路215通過所述人員攜帶端4g電路215將處理后數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述中繼端4g電路31，并自動判斷通訊狀態(tài)是否正常；當(dāng)人員攜帶端4g電路207通訊狀態(tài)異常時，所述無線數(shù)傳通訊電路212將處理后的數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述中繼端無線數(shù)傳通訊電路32。

所述中繼裝置3接收到數(shù)據(jù)后，會通過所述中繼端4g電路31、所述中繼端無線數(shù)傳通訊電路32與所述指揮裝置4建立通訊聯(lián)系，同時，所述中繼裝置3會不斷檢測所述中繼端4g電路31、所述中繼端無線數(shù)傳通訊電路32狀態(tài)，在某一鏈路不通的狀態(tài)下，通過通訊轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行通道切換，切換到另一通訊鏈路發(fā)送。

若所述人員攜帶裝置2無法直接或通過中繼與所述指揮裝置4建立了通訊鏈路時，所述人員攜帶裝置2會采用互為中繼模式，無法通訊的人員攜帶裝置2會將信息轉(zhuǎn)發(fā)給周圍的所述人員攜帶裝置2，由其它所述人員攜帶裝置2將該人員攜帶裝置的信息發(fā)送給所述指揮裝置4。一旦所述人員攜帶裝置2通過周圍某一所述人員攜帶裝置2建立與所述指揮裝置4的通訊聯(lián)系后，該所述人員攜帶裝置2就固定與某一人員攜帶裝置通訊，而不在將信息發(fā)送給其它人員攜帶裝置，直至所述人員攜帶裝置2通過中繼或直接與所述指揮裝置4建立了通訊鏈路或某一人員攜帶裝置也無法與指揮裝置通訊。

消防員在行進(jìn)中，若所述人員攜帶裝置2的衛(wèi)星電路204無法定位，則由所述zigbee無線傳感器206向外發(fā)送信標(biāo)信號，周圍人員攜帶的zigbee無線傳感器接收到信標(biāo)信號后，獲取定位信標(biāo)信號的功率值，并將功率值和對應(yīng)人員攜帶裝置的編號返回給所述人員攜帶裝置2。所述人員攜帶裝置2接收到外部發(fā)送來的功率值和編號后，所述核心處理電路215分別采集外部發(fā)送來的功率值和編號，以及三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202、氣壓傳感器203、人員攜帶端藍(lán)牙電路205、聲光報(bào)警器208、溫濕度傳感器209、氣體傳感器214、攝像頭210的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行編碼處理。編碼處理完成后，所述核心處理電路215檢測所述人員攜帶端4g電路207和所述無線數(shù)傳通訊電路212的狀態(tài)，當(dāng)所述人員攜帶端4g電路207通訊狀態(tài)正常時，所述核心處理電路215則通過所述人員攜帶端4g電路207將處理后數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述指揮裝置4，當(dāng)人員攜帶端4g電路207通訊狀態(tài)異常時，所述無線數(shù)傳通訊電路212將處理后的數(shù)據(jù)及人員攜帶裝置編號一并傳送給所述指揮裝置4。所述指揮裝置4依據(jù)之前使用的地圖數(shù)據(jù)庫信息和上一時刻人員位置，結(jié)合所述三軸陀螺201、三軸加速度傳感器202信息和氣壓傳感器203的高度信息進(jìn)行航位推算及rssi場強(qiáng)定位方法對所述人員攜帶裝置2進(jìn)行地圖匹配定位，將人員攜帶裝置的位置標(biāo)識在地圖上。同時，所述指揮裝置4將人員攜帶裝置編號、溫濕度傳感器信息、心率和血氧含量信息作為人員的狀態(tài)信息進(jìn)行顯示。

當(dāng)消防員面對難以解決的狀況時，消防員可通過所述人員攜帶裝置2手動發(fā)出報(bào)警信息。當(dāng)消防員出現(xiàn)意外跌倒或長期站立情況時，所述人員攜帶裝置2會感知消防員的狀態(tài)變化而自動發(fā)出報(bào)警信息，同時所述人員攜帶裝置2啟動所述聲光報(bào)警器208，聲音和閃光會持續(xù)進(jìn)行，直至人員主動關(guān)閉所述聲光報(bào)警器208。所述指揮裝置4通過人員編碼確定具體的報(bào)警消防員及位置，并通過所述語音通訊電路211和報(bào)警消防員進(jìn)行確認(rèn)。所述指揮裝置4通過語音引導(dǎo)指揮地圖上與報(bào)警人員較為接近的其他人員靠近報(bào)警人員，報(bào)警人員自動感應(yīng)周圍搜救人員的位置信息，當(dāng)報(bào)警人員的所述人員攜帶裝置2感受到其它人員攜帶裝置靠近時，人員攜帶裝置觸發(fā)所述聲光報(bào)警器208自動發(fā)出最大聲響和最大光亮，直至進(jìn)行有效救助。所述指揮裝置4能夠選擇性的呈現(xiàn)報(bào)警人員的運(yùn)動軌跡，在消防員救助過程中，所述指揮裝置4會根據(jù)消防員發(fā)生危險(xiǎn)的具體位置、樓宇三維模型、危險(xiǎn)區(qū)域及逃生通道信息，自動規(guī)劃出一條安全、快速的救助返回路線，并通過語音的方式告知救援的人員，引導(dǎo)救援人員返回，以利于緊急情況發(fā)生后的快速救助。

在指揮人員需要獲取所述人員攜帶裝置2周圍的實(shí)際環(huán)境時，所述指揮裝置4向所述人員攜帶裝置2發(fā)送環(huán)境獲取命令，所述人員攜帶裝置2啟動所述攝像頭210工作，并通過語音通訊的方式使所述人員攜帶裝置2將所述攝像頭210對準(zhǔn)特定位置，圖像通過所述人員攜帶端4g電路207或所述無線數(shù)傳通訊電路212傳送給所述指揮裝置4。同時，所述指揮裝置4遠(yuǎn)程控制所述攝像頭210，將所述攝像頭210的拍照模式更改為攝像模式，并調(diào)節(jié)攝像頭的焦距，以便于詳細(xì)觀察人員攜帶裝置周圍的環(huán)境。圖像通過所述人員攜帶端4g電路207或所述無線數(shù)傳通訊電路212傳送給所述指揮裝置4，以供指揮人員決策。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。