孫琛

摘? ?要：文章介紹了慣性導航基本原理，基于慣性導航的定位監(jiān)測儀在消防和礦山救援中的應用以及目前應用中的優(yōu)缺點和未來發(fā)展或應用的思考。

關鍵詞：慣性導航;應急救援;定位

無論是消防還是礦山救援，救援人員在現場救援時，指揮中心會受到前端危險源識別不清、現場救援條件識別模糊等現實條件的制約，無法下達準確而有力的救援指令，使得救援人員所面臨的救援難度成倍增加。面對復雜多變的環(huán)境，急需有效的應急救援裝備，特別是信息化的救護裝備，以便在救災現場既可以提供個人防護，又對進入前線的戰(zhàn)斗員進行實時定位、狀態(tài)監(jiān)測及各種數據的跟蹤，避免救援人員入場后發(fā)生二次傷亡，更好地提高作戰(zhàn)效率。

1? ? 慣性導航基本原理

在各類導航系統中，慣性導航系統被認為是最重要的一種導航系統。慣性導航是以測量運動體加速度為基礎的導航定位方法，測量到的加速度經過一次積分可以得到運動速度，經過二次積分可以得到運動距離，從而給出運動體的瞬時速度和位置數據[1-2]。這種不依賴外界信息，只靠載體自身的慣性測量來完成導航任務的技術也叫自主式導航。

2? ? 慣性導航的實際應用

市面上現在有很多基于慣性導航的定位裝備，下面以虹安科技AXDWJ1101型產品為例，對基于慣性導航的人員定位監(jiān)測功能進行分析。該產品是其應急救援定位監(jiān)測指揮系統中的一部分，該系統分為個人裝備層、網絡層、指揮層組成，其中，定位監(jiān)測模塊屬個人裝備層物品，實際運用中將放置于救援人員的鞋墊之中，通過藍牙與信息收發(fā)裝置或者中繼器相連接，完成定位監(jiān)測的實時信息從現場傳回到后臺和指揮中心，其模塊連接與信息收發(fā)方式如圖1所示。

具體應用到應急救援當中，導航模塊可以實現監(jiān)測人員的實時位置（具體樓層及所其在某樓層時的方位）及人員活動狀態(tài)（走路、跑步、上下樓梯、跌倒等），圖2為兩名救援人員在兩層樓內活動的軌跡，測試過程中進行各樓層攝像頭實時監(jiān)控查看，與導航監(jiān)控界面對比，符合實際且重合度很高。測試過程中，可看到位置坐標處人員的活動狀態(tài)。

同一人員也分別在高層建筑及井下進行了實際測試，得到了不同情況下的監(jiān)測圖，如圖3—4所示。

3? ? 應用中的優(yōu)缺點分析

3.1? 應用中的優(yōu)點

系統可現場搭建，靈活性高，不依賴GPS及北斗系統信號，可以實現自組網，并實時跟蹤人員活動位置，由于慣導具有高度的自主性、隱蔽性、信息完備性，其保密性好且不易受干擾[3]。隨著國民經濟建設與國防建設的發(fā)展，目前慣性導航不僅應用于軍事、工程和科學研究等領域，而且已擴展到民用領域，如石油鉆井、大地測量、移動機器人等系統中。

3.2? 應用中的缺點

分析定位監(jiān)測功能的各項參數，提取一部分數據進行了分析，發(fā)現在地面上的各種功能實現都很好，然而到了地下，實時監(jiān)測功能所呈現的效果并不好，其信息的傳輸延遲現象很明顯，常有卡頓現象，甚至會出現軌跡的跳變，不能準確實現實時定位監(jiān)測。究其原因，主要在于井下環(huán)境復雜，受到地磁、風力風向、拐點較多、金屬管路較多等因素的影響，信號衰減較為明顯，傳輸速度亦受影響，如果想較為準確地記錄位置，必須加密中繼器的放置[4]，圖5可進行對比。

圖5為在某救護大隊模擬巷道進行的3次測試分別得到的結果（以起點為圓心進行旋轉以作對比），第1次和第2次都出現了軌跡卡頓、數據丟失的情況，第3次在圖5圓圈所在增加3處中繼器，使得軌跡較好呈現。

4? ? 結語

經過實際應用發(fā)現，單純使用慣性導航技術進行實時定位監(jiān)測并不能完全解決現場所需，需要在未來的應用中積極考慮技術融合，如慣性導航與衛(wèi)星導航融合、慣性導航與WiFi的結合，以提高實時傳輸效率以及定位精度。

[參考文獻]

[1]秦永元.慣性導航[M].北京：科學出版社，2014.

[2]孫澤鵬.淺談慣性導航發(fā)展及其分類[J].山東工業(yè)技術，2017（17）：277.

[3]段國棟，萬子平，彭歡.慣性導航技術介紹及應用發(fā)展研究[J].中國科技縱橫，2016（20）：254-258.

[4]周俊，王琳，徐永強，等.慣性導航與衛(wèi)星導航組合定位精度分析及仿真[J].無線電工程，2018（12）：1086-1090.

Application and analysis of inertial navigation in emergency rescue

Sun Chen

（Shanxi Hongan Technology Co.， Ltd.， Taiyuan 030032， China）

Abstract：This paper introduces the basic principle of inertial navigation， the application of the positioning monitor based on inertial navigation in fire fighting and mine rescue， the advantages and disadvantages of the current application and the consideration of its future development or application.

Key words：inertial navigation; emergency rescue; positioning