一種野外搜救定位裝置以及定位方法與流程
2024-02-21 17:43:15 4
本發明涉及一種野外搜救定位裝置以及定位方法。
背景技術：
人員在野外出行、遊玩、探險時，有可能因為失足跌落、車輛故障、意外傷害等原因受困。常用的求救方法是電話求救。但如果受困區域不在基站覆蓋範圍內，或者因地形、環境等因素造成手機信號太弱，則受困人員無法及時求救，特別是在山區、森林等區域，因為視野範圍受到限制，搜救工作難度很大。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種野外搜救定位裝置以及定位方法，以克服現有技術中存在的缺陷。
為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種野外搜救定位裝置，包括：複數個設置於輸電塔塔架上的現場導頻信號收發模塊以及設置於遠程監控中心處且與所述現場導頻信號收發單元匹配的遠程監控模塊；所述現場導頻信號收發模塊包括一端與所述輸電塔塔架固定連接的連接杆、設置於該連接杆底端的第一電機、與該第一電機輸出軸固定連接的第一連接板、上端面與該第一連接板固定連接的第一殼體以及設置於該第一殼體內的導頻信號收發單元、控制單元以及現場電力載波信號收發單元；所述第一電機經一設置於所述第一殼體的第一電機驅動電路連接至所述控制單元；所述導頻信號收發單元以及所述現場電力載波信號收發單元均與所述控制單元相連；所述遠程監控模塊包括一遠程電力載波信號收發單元以及一與該電力載波信號收發單元相連的計算機終端；所述現場電力載波信號收發單元與所述遠程電力載波信號收發單元匹配。
在本發明一實施例中，所述第一電機輸出軸外側壁還設置一與所述控制單元相連的所述紅外檢測傳感器，所述第一電機外殼的底端設置有與所述紅外檢測傳感器配合的限位擋板；當所述第一電機的輸出軸旋轉時，所述紅外檢測傳感器隨輸出軸旋轉，且當旋轉至所述限位擋板位置時，通過所述紅外檢測傳感器向所述控制單元反饋一觸發信號，所述控制單元控制所述第一電機反轉。
在本發明一實施例中，所述連接板開設有用於螺釘穿過的通孔，所述第一殼體上端面設置有與螺釘配合的螺孔，所述連接板通過螺釘與所述第一殼體的上端面螺接固定。
在本發明一實施例中，所述導頻信號收發單元為一otdoa設備。
在本發明一實施例中，所述現場電力載波信號收發單元以及所述遠程電力載波信號收發單元均包括：與電力線耦合的耦合器、與所述耦合器相連的信號耦合電路、分別與所述信號耦合單元相連的信號發送單元與信號接收單元、分別與所述信號發送單元與所述信號接收單元相連的數據處理單元以及與所述數據處理單元相連的傳輸接口；所述信號發送單元包括電力調製電路以及電力載波發送電路；所述信號接收單元包括電力載波取樣電路以及電力解調電路。
在本發明一實施例中，所述第一殼體的下端面設置有一與該第一殼體下端面固定連接的第二殼體；所述第二殼體下端面開設有用於固定設置第二電機、第三電機以及四電機的通孔；所述第二電機、所述第三電機以及所述第四電機的外側壁與對應的通孔內側壁固定連接；所述第二電機經第二電機驅動電路連接至所述控制單元，所述第三電機經第三電機驅動電路連接至所述控制單元，所述第四電機經第四電機驅動電路連接至所述控制單元；所述第二電機輸出軸與一攝像機的外殼體頂部固定連接，所述攝像機與所述控制電路相連；所述第三電機輸出軸與一夜視儀的外殼體頂部固定連接，所述夜視儀與所述控制電路相連；所述第四電機輸出軸與一熱成像儀的外殼體頂部固定連接，所述熱成像儀與所述控制電路相連。
在本發明一實施例中，所述控制單元採用mcu、fpg或cpld。
還提供一種野外搜救定位裝置的定位方法，按照如下步驟實現：
步驟s1：獲取每個現場導頻信號收發模塊的二維地理坐標以及對應的編號，並存儲於所述計算機終端中；
步驟s2：所述控制單元控制對應的第一電機旋轉，現場導頻信號收發模塊向對應的當前檢測區域實時發送導頻信號；
步驟s3：所述現場導頻信號收發模塊檢測到當前檢測區域內有手機接入時，獲取現場導頻信號由所述現場導頻信號收發模塊與該手機的傳輸時延，並將傳輸時延以及該現場導頻信號收發模塊的編號，經所述現場電力載波信號收發單元以及遠程電力載波信號收發單元上傳至所述計算機終端；
步驟s4：所述計算機終端獲取n個現場導頻信號收發模塊上傳的與該手機匹配的傳輸時延以及對應的編號；
步驟s5：記手機的位置為(x,y)，現場導頻信號收發模塊的二維地理坐標為(xi,yi)，現場導頻信號收發模塊與手機的傳輸時延為τi，i為現場導頻信號收發模塊的編號，c為光速，n≥3，則手機與現場導頻信號收發模塊的距離測量值：
其中，εi為服從均值為0、方差為的高斯分布的測量誤差；
步驟s6：選擇一現場導頻信號收發模塊為主現場導頻信號收發模塊，將其餘現場導頻信號收發模塊作為從現場導頻信號收發模塊；
以主現場導頻信號收發模塊與手機的距離為參考距離，手機與從現場導頻信號收發模塊和主現場導頻信號收發模塊的距離之差為：
將上式轉化為矩陣：
其中，是從現場導頻信號收發模塊與主現場導頻信號收發模塊距離差的測量值；d是從現場導頻信號收發模塊與主現場導頻信號收發模塊到手機距離差的真實值；ε為距離測量誤差；
步驟s7：所述計算機終端對步驟s6中的非線性方程組進行求解，計算手機的二維地理坐標。
相較於現有技術，本發明具有以下有益效果：
1.本發明所提出的裝置以及方法，結構簡單，易於實現；
2.輸電塔因客觀需要，設置在野外人煙稀少處，正是手機信號弱的區域，通過該裝置以及方法可提高對野外作業人員的監控；
3.輸電網是全網聯通的信號傳輸通道，利用輸電網完成信號的交互；
4.輸電塔海拔位置高，周圍無遮擋物，信號質量好，有利於提高定位精度；
5.充分利用現有設備，有效節約成本。
附圖說明
圖1為本發明中野外搜救定位裝置結構圖。
圖2為本發明中野外搜救定位裝置原理圖。
圖3為本發明中現場電力載波信號收發單元以及遠程電力載波信號收發單元的原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的技術方案進行具體說明。
本發明提供一種野外搜救定位裝置，如圖1至圖3所示，包括：複數個設置於輸電塔塔架上的現場導頻信號收發模塊以及設置於遠程監控中心處且與現場導頻信號收發單元匹配的遠程監控模塊；現場導頻信號收發模塊包括一端與輸電塔塔架固定連接的連接杆1、設置於該連接杆底端的第一電機2、與該第一電機輸出軸固定連接的第一連接板3、上端面與該第一連接板固定連接的第一殼體4以及設置於該第一殼體內的導頻信號收發單元、控制單元以及現場電力載波信號收發單元；第一電機經一設置於第一殼體的第一電機驅動電路連接至控制單元；導頻信號收發單元以及現場電力載波信號收發單元均與控制單元相連；遠程監控模塊包括一遠程電力載波信號收發單元以及一與該電力載波信號收發單元相連的計算機終端；現場電力載波信號收發單元與遠程電力載波信號收發單元匹配。
進一步的，在本實施例中，第一電機輸出軸外側壁還設置一與控制單元相連的紅外檢測傳感器5，第一電機外殼的底端設置有與紅外檢測傳感器配合的限位擋板6；當第一電機的輸出軸旋轉時，紅外檢測傳感器隨輸出軸旋轉，且當旋轉至限位擋板位置時，通過紅外檢測傳感器向控制單元反饋一觸發信號，控制單元控制第一電機反轉。
進一步的，在本實施例中，連接板開設有用於螺釘穿過的通孔，第一殼體上端面設置有與螺釘7配合的螺孔，連接板通過螺釘與第一殼體的上端面螺接固定。
進一步的，在本實施例中，導頻信號收發單元為一otdoa設備。
進一步的，在本實施例中，現場電力載波信號收發單元以及遠程電力載波信號收發單元均包括：與電力線耦合的耦合器、與耦合器相連的信號耦合電路、分別與信號耦合單元相連的信號發送單元與信號接收單元、分別與信號發送單元與信號接收單元相連的數據處理單元以及與數據處理單元相連的傳輸接口；信號發送單元包括電力調製電路以及電力載波發送電路；信號接收單元包括電力載波取樣電路以及電力解調電路。
進一步的，在本實施例中，第一殼體的下端面設置有一與該第一殼體下端面固定連接的第二殼體8；第二殼體下端面開設有用於固定設置第二電機9、第三電機10以及第四電機11的通孔；第二電機、第三電機以及第四電機的外側壁與對應的通孔內側壁固定連接；第二電機經第二電機驅動電路連接至控制單元，第三電機經第三電機驅動電路連接至控制單元，第四電機經第四電機驅動電路連接至控制單元；第二電機輸出軸與一攝像機12的外殼體頂部固定連接，攝像機與控制電路相連；第三電機輸出軸與一夜視儀13的外殼體頂部固定連接，夜視儀與控制電路相連；第四電機輸出軸與一熱成像儀14的外殼體頂部固定連接，熱成像儀與控制電路相連。
進一步的，在本實施例中，控制單元採用mcu、fpg或cpld。
進一步的，在本實施例中，還提供一種野外搜救定位裝置的定位方法，按照如下步驟實現：
步驟s1：獲取每個現場導頻信號收發模塊的二維地理坐標以及對應的編號，並存儲於計算機終端中；
步驟s2：控制單元控制對應的第一電機旋轉，現場導頻信號收發模塊向對應的當前檢測區域實時發送導頻信號；
步驟s3：現場導頻信號收發模塊檢測到當前檢測區域內有手機接入時，獲取現場導頻信號由現場導頻信號收發模塊與該手機的傳輸時延，並將傳輸時延以及該現場導頻信號收發模塊的編號，經現場電力載波信號收發單元以及遠程電力載波信號收發單元上傳至計算機終端；
步驟s4：計算機終端獲取n個現場導頻信號收發模塊上傳的與該手機匹配的傳輸時延以及對應的編號；
步驟s5：記手機的位置為(x,y)，現場導頻信號收發模塊的二維地理坐標為(xi,yi)，現場導頻信號收發模塊與手機的傳輸時延為τi，i為現場導頻信號收發模塊的編號，c為光速，n≥3，則手機與現場導頻信號收發模塊的距離測量值：
其中，εi為服從均值為0、方差為的高斯分布的測量誤差；
步驟s6：選擇一現場導頻信號收發模塊為主現場導頻信號收發模塊，將其餘現場導頻信號收發模塊作為從現場導頻信號收發模塊；
以主現場導頻信號收發模塊與手機的距離為參考距離，手機與從現場導頻信號收發模塊和主現場導頻信號收發模塊的距離之差為：
將上式轉化為矩陣：
其中，是從現場導頻信號收發模塊與主現場導頻信號收發模塊距離差的測量值；d是從現場導頻信號收發模塊與主現場導頻信號收發模塊到手機距離差的真實值；ε為距離測量誤差；
步驟s7：計算機終端對步驟s6中的非線性方程組進行求解，計算手機的二維地理坐標。
在本實施例中，計算機終端獲取手機的二維地理坐標，通過一顯示終端結合電子地圖，將其坐標在電子地圖上標註並顯示，以便於運維人員查看。
在本實施例中，通過計算機終端將所獲取的手機的二位地理坐標進行跟蹤，計算該二位地理坐標的保留時間，當達到第一閾值時間時，計算機終端提示報警信息；遠程監控中心的運維人員通過計算機終端發送控制信息至控制模塊，通過調整攝像機、夜視儀或熱成像儀的角度，獲取不同環境下的現場影像信息，便於遠程現場定位追蹤、查看以及監控。
以上是本發明的較佳實施例，凡依本發明技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本發明技術方案的範圍時，均屬於本發明的保護範圍。