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消防单兵侦察系统

作　者: 吴磊
导　师: 李贻斌
学　校: 山东大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 消防单兵侦察系统热像图像搜索热像图像测温人体姿态识别 RFID人员定位消防专用频段无线通讯 OMAP3530嵌入式开发平台面罩内置式目镜显示器
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

社会的快速发展与自然灾害频发的状况对消防救援提出越来越高的要求,与消防侦察救援装备发展相对迟缓的矛盾越来越突出,消防侦察救援呼唤新型救援侦察装备的产生。电子、通信与计算机技术的发展推动了新型救援侦察装备的研究和发展。根据现代消防技术的要求,本文提出一种新型消防侦察类装备——消防单兵侦察系统,并详细分析了该系统的关键技术和实现方法,完成了系统研制,使用情况良好。本文研制的消防单兵侦察系统是在火灾或其他灾害发生后由消防救援人员佩戴进入灾害现场进行侦察,寻找被困人员、着火点、危险物品以及躲避危险,同时也可以协助完成与后方指挥专家语音视频通信的技术装备。系统由热像图像采集装置、面罩内置式目镜显示器、音视频压缩传输单元、人体姿态与定位模块、通信系统、后方显示平台等几部分组成。消防侦察队员以可穿戴方式佩戴该系统进入救援现场,可以透过黑暗、浓烟、大雾采集现场热像图像,在面罩内置目镜显示器显示。系统也可以将热像图像信息压缩后,经无线通信网络传输至后方指挥平台解压缩显示。系统还可以用于消防队员与后方指挥专家的语音通信,实时监控消防队员的身体姿态和在救援环境的位置,以便于当消防队员遇到危险时及时救助。指挥平台借助于消防环境的应急通信网络接收信息分类显示,并可以通过热像图像对物体进行温度测量。本系统的关键技术主要包括红外热成像仪应用、姿态识别与人员定位、通信系统组网与音视频解压缩及显示等几类技术。红外热像仪采集热像图像信息用于热像图像搜索,同时系统通过热像图像信息实现对环境物体的温度测量。采用基于惯性测量传感器的人体姿态识别方法和基于RFID技术的室内人员定位方法,系统可以实现在消防环境下对消防救援人员的运动姿态识别和工作位置定位,以便于了解消防队员的实时状况,及时救助遇险队员。系统的无线通信系统采用消防专用频段(350MHz)高带宽无线数字通信系统,并融合光纤通信技术和城市3G无线通信技术,使得系统通信可以适应更复杂的环境,确保音视频通信通畅。系统的音视频压缩采用音视频压缩模块或嵌入式音视频解压缩平台,音视频显示播放采用面罩内置式目镜显示器、后方显示平台及移动终端等多种方式。本课题研究的消防单兵侦察系统已经研制出原型机并在消防部队试用,基本可以满足楼宇、地下室、大型仓库等消防救援环境下的需求,同时本课题的研究内容也可以为该类装备的发展提供参考。

全文目录

摘要  10-12
ABSTRACT  12-14
第1章绪论  14-22
  1.1 课题研究背景  14-15
  1.2 消防侦察类装备的国内外现状  15-18
  1.3 消防单兵侦察系统的主要功能及系统结构  18-19
  1.4 论文的主要内容和组织结构  19-22
第2章热像图像搜索及测温技术  22-36
  2.1 热成像技术  22-25
    2.1.1 热成像技术的原理  22-24
    2.1.2 热成像技术的发展  24-25
  2.2 热像图像搜索技术  25-30
    2.2.1 热像图像搜索技术优势  26-28
    2.2.2 消防单兵侦察系统的热成像仪  28-30
  2.3 热像图像测温技术  30-35
    2.3.1 热像图像测温的原理  30-32
    2.3.2 热像图像测温技术的实现  32-35
  2.4 本章小结  35-36
第3章消防人员姿态识别及定位技术研究  36-48
  3.1 消防人员姿态识别及定位问题  36-39
    3.1.1 姿态识别及定位方法的需求背景  36-37
    3.1.2 消防人员姿态识别方法  37-38
    3.1.3 消防人员定位方法  38-39
  3.2 基于加速度传感器的姿态识别研究  39-44
    3.2.1 基于加速度传感器的姿态识别原理  40-41
    3.2.2 基于加速度传感器的姿态识别实现  41-44
  3.3 基于RFID的定位方法研究  44-47
    3.3.1 基于RFID的定位原理  44
    3.3.2 基于RFID的定位实现  44-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章消防环境下高带宽数字通信系统设计  48-62
  4.1 消防环境下的无线通信问题  48-49
  4.2 消防单兵侦察系统的无线通信方案  49-53
    4.2.1 消防专用频段高带宽点对多点无线数字通信  50-52
    4.2.2 城市3G网络无线数字通信  52-53
  4.3 无线通信方案的选择  53-61
    4.3.1 Wi-Fi无线数字通信方案  53-55
    4.3.2 768M无线数字通信方案  55-58
    4.3.3 iNET300无线数字通信方案  58-59
    4.3.4 城市3G网络无线通信方案  59-61
  4.4 本章小结  61-62
第5章音视频编解码及多终端显示  62-72
  5.1 音视频编解码及显示问题  62-63
  5.2 系统音视频编解码的实现  63-66
    5.2.1 基于DS-6101HF平台的音视频编解码  64
    5.2.2 基于OMAP3530平台的音视频编解码  64-66
  5.3 音视频信息的多终端显示  66-70
    5.3.1 图像信息的面罩内置式目镜显示  67-68
    5.3.2 音视频信息的控制台显示与播放  68-69
    5.3.3 音视频信息的无线局域网设备显示与播放  69-70
  5.4 本章小结  70-72
第6章总结与展望  72-76
  6.1 课题研究总结  72-73
  6.2 课题主要创新点  73
  6.3 展望  73-76
参考文献  76-82
致谢  82-84
参与课题与发表论文  84-85
学位论文评阅及答辩情况表  85

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