一种基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置

技术领域

本发明涉及人员定位技术领域，具体为一种基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置。

背景技术

目前在生产厂区，尤其是化工生产厂区中，对工作人员的定位需求已经是目前人员安全管理的一大重点，进行全厂区、多空间人员定位的需求也越来越多。随着生产作业少人化需求与安全要求的不断提高，现场对人员实时定位、巡检记录查询以及事故发生后人员精准定位的需求日趋迫切。

UWB是一种利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据的无线通信方式，该技术采用高带宽、快速脉冲的方式，基于测距实现定位，具有精度高、功耗低、易部署、抗干扰强等优点，用于复杂环境下的人员高精准定位，相比其他采用RSSI(信号强弱)方式的定位技术，适用性更广、精度更高，在工厂定位领域应用广泛。

惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，具有不依赖任何导航卫星、外部基站、先验数据库以及不受外界环境影响的优点。惯性导航系统是以陀螺仪和加速度计为敏感器件的导航参数解算系统，根据陀螺仪的输出建立导航坐标系，根据加速度计算输出运载体在导航坐标系中的速度、位置等信息。

目前化工厂区环境中建立的单独UWB定位系统可以有效地解决人员定位需求，但存在一些缺陷，一是在复杂环境中UWB技术实现三维空间显示比较困难，只能分层定位，层间无法定位；二是UWB定位依赖多基站的布置，因此需要花费高昂的基站布置费用，同时增加大量后续维护工作。而单独使用惯导定位，由于惯导在行进的过程中受地磁等因素的影响，过程中会不断积累误差，导致定位数据偏差越来越大。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置，具备人员定位精准和方便维护的优点，解决了现有技术中，人员定位装置精确度不足，以及定位装置不便进行维护的问题。

(二)技术方案

为实现上述人员定位精准和方便维护的目的，本发明提供如下技术方案：一种基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置，包括底部开口的壳体，所述壳体的两侧相背外侧壁上分别对称固定连接有第一弹性带和第二弹性带，且第二弹性带的端部固定安装有日字调节扣，所述壳体的底部设有匹配的安装板，所述安装板的上表面从左至右依次固定安装有UWB定位模块、惯性导航模块、处理模块、无线传输模块和充电电源，所述安装板的上表面对称固定连接有侧板，所述壳体的两侧相向内壁上均对称开设有活动槽，且活动槽的槽底固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端固定连接有与活动槽滑动连接的卡块，所述侧板上贯穿开设有与卡块匹配的卡孔，且卡块远离第一弹簧的一端延伸至卡孔内设置，所述卡孔内滑动设置有匹配的推块，且推块远离卡块的一侧固定连接有横杆，两个所述侧板的上表面均对称固定连接有导向杆，所述壳体内活动设置有压板，且压板对应导向杆的位置处固定镶嵌有匹配的导向套，所述导向杆穿过导向套设置，且压板通过导向套与导向杆滑动连接，所述导向杆外侧套设有第二弹簧，且第二弹簧的两端分别与压板的下表面和侧板的上表面固定连接，所述压板的下表面对称铰接有连杆，所述连杆的另一端与对应的横杆端部上表面相铰接，所述安装板下表面的中心处开设有凹槽，所述压板下表面的中心处固定连接有拉杆，所述拉杆的另一端贯穿凹槽的槽底，且延伸至凹槽内设置，所述拉杆与凹槽的槽底滑动连接。

优选的，所述UWB定位模块和惯性导航模块分别与处理模块电性连接，所述处理模块与无线传输模块电性连接，所述UWB定位模块、惯性导航模块、处理模块和无线传输模块分别通过导线与充电电源电性连接。

优选的，所述壳体底部开口的沿边上对称固定连接有定位块，所述安装板的上表面对称开设有与定位块匹配的定位槽，且定位块与定位槽卡合设置。

优选的，所述导向杆与导向套的连接处安装有匹配的耐磨套。

优选的，所述导向杆远离侧板的一端固定连接有限位帽。

优选的，所述卡块远离第一弹簧的端部呈曲面结构设置。

优选的，所述卡孔的内壁上对称开设有滑槽，所述推块的侧壁上对称固定连接有与滑槽匹配的滑块。

优选的，所述拉杆远离压板的一端固定安装有拉环。

优选的，所述定位块与定位槽槽口的连接处安装有匹配的橡胶条。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置，具备以下有益效果：

1、该基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置，通过设置UWB定位模块、惯性导航模块、处理模块、无线传输模块和充电电源，UWB定位模块用于获取与UWB定位基站之间的测距数据，并将测距数据传输给处理模块，惯性导航模块用于实时获取人员的速度以及位置信息数据，并将速度以及位置信息数据传输给处理模块，处理模块分别对UWB定位模块和惯性导航模块传递来的信息数据进行融合汇总，从而方便获得人员的精准定位数据，最后通过无线传输模块方便将人员的精准定位数据传输至外界平台，方便外部工作人员可以实时精准的知晓厂区内人员的具体位置，充电电源方便对UWB定位模块、惯性导航模块、处理模块和无线传输模块提供电源，保证各个模块正常运行。

2、该基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置，通过设置壳体、壳体、第一弹性带、第二弹性带、日字调节扣、安装板、侧板、活动槽、第一弹簧、卡块、卡孔、推块、横杆、导向杆、压板、导向套、第二弹簧、连杆和拉杆，第一弹性带和第二弹性带配合日字调节扣，方便壳体绑至人员腰部，从而使得人员定位装置方便进行携带，将壳体套设在侧板上并向下压动，卡块的曲面部在侧板的挤压下滑入活动槽内并压缩第一弹簧，当壳体开口的沿边与安装板相贴合时，第一弹簧带动卡块复位，使卡块与卡孔自动卡合，从而方便壳体快速安装，拉动拉杆带动压板沿着导向杆滑动并压缩第二弹簧，压板带动铰接的连杆，连杆带动连接有横杆的推块沿着卡孔滑动并推动卡块，当卡块与卡孔分离后，即可使壳体与安装板快速分离，从而方便对安装板上的多个模块进行维护。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为本发明提出的一种基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置的模块框图。

图中：1壳体、2第一弹性带、3第二弹性带、4日字调节扣、5安装板、6UWB定位模块、7惯性导航模块、8处理模块、9无线传输模块、10充电电源、11侧板、12活动槽、13第一弹簧、14卡块、15卡孔、16推块、17横杆、18导向杆、19压板、20导向套、21第二弹簧、22连杆、23凹槽、24拉杆、25定位块、26定位槽、27限位帽、28滑槽、29拉环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置，包括底部开口的壳体1，壳体1的两侧相背外侧壁上分别对称固定连接有第一弹性带2和第二弹性带3，且第二弹性带3的端部固定安装有日字调节扣4，第一弹性带2和第二弹性3带配合日字调节扣4，方便壳体1绑至人员腰部，从而使得人员定位装置方便进行携带，壳体1的底部设有匹配的安装板5，安装板5的上表面从左至右依次固定安装有UWB定位模块6、惯性导航模块7、处理模块8、无线传输模块9和充电电源10，UWB定位模6块用于获取与UWB定位基站之间的测距数据，并将测距数据传输给处理模块8，惯性导航模块7用于实时获取人员的速度以及位置信息数据，并将速度以及位置信息数据传输给处理模块8，处理模块8分别对UWB定位模块6和惯性导航模块7传递来的信息数据进行融合汇总，从而方便获得人员的精准定位数据，最后通过无线传输模块9方便将人员的精准定位数据传输至外界平台，方便外部工作人员可以实时精准的知晓厂区内人员的具体位置，充电电源10方便对UWB定位模块6、惯性导航模块7、处理模块8和无线传输模块9提供电源，保证各个模块正常运行，安装板5的上表面对称固定连接有侧板11，壳体1的两侧相向内壁上均对称开设有活动槽12，且活动槽12的槽底固定连接有第一弹簧13，第一弹簧13的另一端固定连接有与活动槽12滑动连接的卡块14，侧板11上贯穿开设有与卡块14匹配的卡孔15，且卡块14远离第一弹簧13的一端延伸至卡孔15内设置，卡孔15内滑动设置有匹配的推块16，且推块16远离卡块14的一侧固定连接有横杆17，两个侧板11的上表面均对称固定连接有导向杆18，壳体1内活动设置有压板19，且压板19对应导向杆18的位置处固定镶嵌有匹配的导向套20，导向杆18穿过导向套20设置，且压板19通过导向套20与导向杆18滑动连接，导向杆18外侧套设有第二弹簧21，且第二弹簧21的两端分别与压板19的下表面和侧板11的上表面固定连接，压板19的下表面对称铰接有连杆22，连杆22的另一端与对应的横杆17端部上表面相铰接，安装板5下表面的中心处开设有凹槽23，压板19下表面的中心处固定连接有拉杆24，拉杆24的另一端贯穿凹槽23的槽底，且延伸至凹槽23内设置，拉杆24与凹槽23的槽底滑动连接，将壳体1套设在侧板11上并向下压动，卡块14的曲面部在侧板11的挤压下滑入活动槽12内并压缩第一弹簧13，当壳体1开口的沿边与安装板5相贴合时，第一弹簧13带动卡块14复位，使卡块14与卡孔15自动卡合，从而方便壳体1快速安装，拉动拉杆24带动压板19沿着导向杆18滑动并压缩第二弹簧21，压板19带动铰接的连杆22，连杆22带动连接有横杆17的推块16沿着卡孔15滑动并推动卡块14，当卡块14与卡孔15分离后，即可使壳体1与安装板5快速分离，从而方便对安装板5上的多个模块进行维护。

UWB定位模块6和惯性导航模块7分别与处理模块8电性连接，处理模块8与无线传输模块9电性连接，UWB定位模块6、惯性导航模块7、处理模块8和无线传输模块9分别通过导线与充电电源10电性连接。

壳体1底部开口的沿边上对称固定连接有定位块25，安装板5的上表面对称开设有与定位块25匹配的定位槽26，且定位块25与定位槽26卡合设置，方便壳体1与安装板5之间进行安装定位。

导向杆18与导向套20的连接处安装有匹配的耐磨套，避免滑动连接处发生磨损。

导向杆18远离侧板11的一端固定连接有限位帽27，方便限位，避免压板19与导向杆18脱离。

卡块14远离第一弹簧13的端部呈曲面结构设置，方便壳体1快速安装。

卡孔15的内壁上对称开设有滑槽28，推块16的侧壁上对称固定连接有与滑槽28匹配的滑块，避免推块16与卡孔15脱离。

拉杆24远离压板19的一端固定安装有拉环29，方便带动拉杆24滑动。

定位块25与定位槽26槽口的连接处安装有匹配的橡胶条，提高定位块25与定位槽26卡合的紧密性。

综上所述，该基于UWB与惯性导航融合技术的人员定位装置，UWB定位模6块用于获取与UWB定位基站之间的测距数据，并将测距数据传输给处理模块8，惯性导航模块7用于实时获取人员的速度以及位置信息数据，并将速度以及位置信息数据传输给处理模块8，处理模块8分别对UWB定位模块6和惯性导航模块7传递来的信息数据进行融合汇总，从而方便获得人员的精准定位数据，最后通过无线传输模块9方便将人员的精准定位数据传输至外界平台，方便外部工作人员可以实时精准的知晓厂区内人员的具体位置，充电电源10方便对UWB定位模块6、惯性导航模块7、处理模块8和无线传输模块9提供电源，保证各个模块正常运行；第一弹性带2和第二弹性3带配合日字调节扣4，方便壳体1绑至人员腰部，从而使得人员定位装置方便进行携带，将壳体1套设在侧板11上并向下压动，卡块14的曲面部在侧板11的挤压下滑入活动槽12内并压缩第一弹簧13，当壳体1开口的沿边与安装板5相贴合时，第一弹簧13带动卡块14复位，使卡块14与卡孔15自动卡合，从而方便壳体1快速安装，拉动拉杆24带动压板19沿着导向杆18滑动并压缩第二弹簧21，压板19带动铰接的连杆22，连杆22带动连接有横杆17的推块16沿着卡孔15滑动并推动卡块14，当卡块14与卡孔15分离后，即可使壳体1与安装板5快速分离，从而方便对安装板5上的多个模块进行维护。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。