本发明属于立体感知，具体涉及一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统。
背景技术：
1、近年来，在汶川地震、青海玉树地震等自然灾害的抗震救灾行动中，直升机救援与运输都起到了不可替代的重大贡献。随着通用航空行业的蓬勃发展，国家和地方各类通航企业、救援队伍、医疗机构、公安飞行队等对直升机专业救援训练场馆和设施都有急迫需求。但是由于航空器配置数量不足、救援场景模拟困难、飞行训练安全、飞行训练成本等因素，对于初级中级直升机救援训练训练人员，不能使用实际航空器在真实自然环境下开展训练，这就需要在航空救援训练综合性场馆中，运用实物仿真航空器、物理模拟环境对飞行人员、机务人员、救援人物、地勤保障人员等进行初中级模拟训练。
2、由于综合性航空救援训练场存在多场景共存、多任务并发、多人多角色同时参训的训练特点，会出现设备位置超限、设备运动速度超过限制、人员设备闯入危险空间等突发情况，引发人员与设备、设备与场馆建筑发生碰撞或设备运动失控等危险，造成重大人员财产损失。
技术实现思路
1、本发明利用超宽带无线定位技术(uwb)、姿态传感器以及综合处理算法等，构建航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，用于及时感知航空救援训练场馆内的设备位置超限、设备运动速度超过限制、人员设备闯入危险空间等异常情况，并向训练人员、指挥人员、安全监控人员发出报警提示，降低训练过程中的人-机-环境风险。
2、基于上述目的，本发明提供了一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其改进之处在于，所述系统包括
3、定位基站、定位模块、位置传感器、姿态传感器、数据采集器、定位管理装置、报警装置和后台管理平台；
4、所述定位基站、定位模块、位置传感器、姿态传感器、数据采集器、综合处理模块和报警装置通过网络连接交换机，所述交换机连接后台管理平台；
5、所述定位基站包括训练场定位基站和模拟舱定位基站；所述训练场定位基站设置于航空救援训练场馆内定位区域，所述模拟舱定位基站安装在直升机训练模拟舱上；
6、所述直升机训练模拟舱还设有位置传感器、姿态传感器和报警装置；
7、所述位置传感器用于获取直升机训练模拟舱的x、y和z轴上的位置；
8、所述姿态传感器用于测量直升机训练模拟舱的x、y和z轴的偏转角、角速度；
9、所述定位模块用于训练人员佩戴，通过发送和接收宽频带信号实现定位训练人员位置；
10、所述定位管理装置包括接收器、发射器和信标，所述接收器位于所述定位基站上，所述发射器位于所述定位模块上，所述训练场定位基站接收训练人员所佩戴的定位模块位置数据的采集；所述模拟舱定位基站接收直升机训练模拟舱运动轨迹及坐标数据的采集；
11、所述位置传感器、姿态传感器通过采用航插线缆与数据采集器相连，将直升机训练模拟舱位置和姿态参数发送至后台管理平台；
12、所述后台管理平台提供直升机训练模拟舱位置、姿态参数显示和训练人员的实时位置信息及运动轨迹。
13、优选的，所述系统还包括地图显示模块，所述后台管理平台实时接入航空救援训练场馆覆盖区内的训练人员、直升机训练模拟舱的位置信息，并在地图显示模块上进行标注；所述地图显示模块上显示定位模块的定位便签id编号、被测目标名称或定位模块电量相关信息的一种或多种。
14、优选的，所述后台管理平台在航空救援训练场馆内设置立体空间电子围栏区域，实时监测人员位置信息，当人员靠近或者进入电子围栏区域时，报警装置可通过声光形式进行报警，对现场生产人员给予提醒，并在后台管理平台生成电子报警记录。
15、优选的，所述后台管理平台还包括人员定位监视模块，用于对人员位置及安全状态进行实时监测，根据预设规则进行状态报警指示，并通过图形化显示。
16、优选的，所述后台管理平台还包括速度监测模块，监测当前定位模块的移动速度，当定位模块超出限制速度，报警装置可通过声光形式输出超速报警，并在后台管理平台生成电子报警记录。
17、优选的，所述定位基站位于航空救援训练场馆内，所述训练场定位基站设置于航空救援训练场馆内所需定位区域内墙壁处安装，所述模拟舱定位基站安装在直升机训练模拟舱上托盘处对称安装；
18、优选的，所述位置传感器、姿态传感器和报警装置位于直升机训练模拟舱上，实时获取直升机训练模拟舱的x、y和z轴上的位置以及在x、y和z轴上的旋转变化，实现监测直升机训练模拟舱的运动姿态。
19、优选的，所述姿态传感器采用九轴imu姿态传感器，用于测量被测对象偏转转角度、加速度和角速度大小。
20、优选的，所述定位模块通过所述训练场定位基站将实时定位数据传回后台管理平台，所述后台管理平台通过定位算法，解算出设备和人员的实时位置信息及运动轨迹，并将位置信息在后台管理平台上显示，实现实时定位和运动速度解算，在航空救援训练场馆内实现空间定位、运动速度测量，提供空间位置和运动速度超限安全报警服务。
21、有益效果：
22、本发明通过布置一系列无线定位信号发送和接收基站，在直升机模拟舱上方安装姿态传感器，接入场内处于运动或静止状态的训练人员和直升机模拟舱等设备附属的定位模块和定位基站，提供综合处理算法定位场内人员和直升机模拟舱空间位置坐标三个轴(x、y和z轴)信息，提供直升机模拟舱的运动姿态(回转角、俯仰角、滚转角)，并基于空间坐标信息计算出目标在立体空间的运动速度。根据上述采集处理的空间坐标和运动速度信息，本发明可基于预设的安全规则，可以输出设备位置超限、设备运动速度超过限制、人员设备闯入危险空间的报警信息。
23、本发明航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统综合运用超宽带无线定位技术，可面向训练场馆结构和安全监测方案，以无线电磁波为主要的感知方式，实现高精度定位和测距；同时本发明感知精度和自动化程度更高，适合航空救援训练场馆的长期安全、高效率运行，降低安全员的工作强度；
24、本发明具体较高的环境适应性，能够克服当场馆模拟台风、暴雨、烟雾环境时，视频图像信号的低精度或无可用图像问题，同时，也克服了视频监视角度遮挡造成无可用图像信号问题；
25、本发明被测目标(训练人员和设备)采用多台独立的定位模块，后台管理平台可处理多目标测量的场景，克服激光雷达监测处理目标的并发量限制。另外，后台管理平台基于独立的定位模块可实现各目标的针对性定位，克服激光雷达仅能识别被测人或物体外观轮廓等，但不能定位目标身份的难题。
26、本发明训练人员所佩戴的定位模块基于无线电磁波进行数据通信，所以定位基站和定位模块可实现高防护等级(ip66以上)，具有较高的环境适应性，能够安全稳定运用于航空救援训练场馆内恶劣模拟环境。
27、应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。
1.一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述系统包括定位基站、定位模块、位置传感器、姿态传感器、数据采集器、定位管理装置、报警装置和后台管理平台；
2.根据权利要求1所述的一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述系统还包括地图显示模块，所述后台管理平台实时接入航空救援训练场馆覆盖区内的训练人员、直升机训练模拟舱的位置信息，并在地图显示模块上进行标注；所述地图显示模块上显示定位模块的定位便签id编号、被测目标名称或定位模块电量相关信息的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述后台管理平台在航空救援训练场馆内设置立体空间电子围栏区域，实时监测人员位置信息，当人员靠近或者进入电子围栏区域时，报警装置可通过声光形式进行报警，对现场生产人员给予提醒，并在后台管理平台生成电子报警记录。
4.根据权利要求1所述的一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述后台管理平台还包括人员定位监视模块，用于对人员位置及安全状态进行实时监测，根据预设规则进行状态报警指示，并通过图形化显示。
5.根据权利要求1所述的一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述后台管理平台还包括速度监测模块，监测当前定位模块的移动速度，当定位模块超出限制速度，报警装置可通过声光形式输出超速报警，并在后台管理平台生成电子报警记录。
6.根据权利要求1所述的一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述定位基站位于航空救援训练场馆内，所述训练场定位基站设置于航空救援训练场馆内所需定位区域内墙壁处安装，所述模拟舱定位基站安装在直升机训练模拟舱上托盘处对称安装。
7.根据权利要求1所述的一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述位置传感器、姿态传感器和报警装置位于直升机训练模拟舱上，实时获取直升机训练模拟舱的x、y和z轴上的位置以及在x、y和z轴上的旋转变化，实现监测直升机训练模拟舱的运动姿态。
8.根据权利要求1所述的一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述姿态传感器采用九轴imu姿态传感器，用于测量被测对象偏转转角度、加速度和角速度大小。
9.根据权利要求1所述的一种航空救援训练场馆训练设备与人员综合立体感知系统，其特征在于，所述定位模块通过所述训练场定位基站将实时定位数据传回后台管理平台，所述后台管理平台通过定位算法，解算出设备和人员的实时位置信息及运动轨迹，并将位置信息在后台管理平台上显示，实现实时定位和运动速度解算，在航空救援训练场馆内实现空间定位、运动速度测量，提供空间位置和运动速度超限安全报警服务。
