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近日，記者從南京郵電大學(xué)了解到，該校本科生團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出超寬帶（UWB）火場定位導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一種追蹤室內(nèi)應(yīng)急救援人員實(shí)時(shí)三維運(yùn)動軌跡、方位距離、高度、姿態(tài)等信息的裝置，用于輔助火場指揮員為迷途隊(duì)員導(dǎo)航、確定遇險(xiǎn)隊(duì)員位置并快速組織搜救。憑借此項(xiàng)技術(shù)，該學(xué)生團(tuán)隊(duì)獲得了2023年“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)校賽特等獎。

據(jù)了解，在火場上，消防員單兵定位時(shí)由于環(huán)境復(fù)雜，信號易受火焰、墻體、濃煙干擾，是制約火場定位精度的根本原因。針對此問題，該學(xué)生團(tuán)隊(duì)采用超寬帶通信擴(kuò)頻技術(shù)，通過納秒級窄脈沖直接傳遞信號，可以在信噪較低的狀態(tài)下工作,抗干擾能力優(yōu)秀。

“如同開車，若車道狹窄，所有的車都會擠在一個單車道上，而GHz級別的超寬頻譜范圍如同一條寬闊的車道，可以允許更多信號同時(shí)快速‘行駛’?！眻F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、南京郵電大學(xué)2020級軟件工程專業(yè)本科生黃宇辰介紹。

此外，該團(tuán)隊(duì)還引入三維慣性導(dǎo)航的卡爾曼濾波技術(shù)，從包含噪聲的測量中估計(jì)動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)，使定位數(shù)據(jù)處理部分精度提高了30%。

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測試效果圖 南京郵電大學(xué)供圖

“這個算法相當(dāng)于結(jié)合了‘先驗(yàn)’和‘后驗(yàn)’兩個概念，‘先驗(yàn)’即根據(jù)上一時(shí)刻的狀態(tài)，預(yù)測下一個狀態(tài)會在哪，而‘后驗(yàn)’指的是根據(jù)傳感器捕獲的部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，進(jìn)一步修正位置值，這樣就能達(dá)到既預(yù)測、又驗(yàn)證的效果。”黃宇辰表示，最終，他們將裝置定位精度縮小至0.1米，并達(dá)到了僅0.01秒的延遲和更寬的工作溫度范圍。

傳統(tǒng)的GPS定位和藍(lán)牙定位在室內(nèi)環(huán)境可視化簡陋，不能顯示各消防員的具體坐標(biāo)，且難以識別立體位置，無法及時(shí)高效地施行救援活動。黃宇辰團(tuán)隊(duì)突破了火場快速建模技術(shù)，獨(dú)創(chuàng)嵌入可視化平臺，使得定位系統(tǒng)可以基于火場建筑施工或竣工數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，并將超寬帶定位技術(shù)提供的坐標(biāo)信息嵌入建筑3D模型中可視化顯示，解決了傳統(tǒng)定位系統(tǒng)中位置顯示不直觀的問題，“讓每一扇窗，每一面墻都能具體顯示”。

消防救援隊(duì)伍每日需應(yīng)對大量火災(zāi)報(bào)警，消防單兵定位設(shè)備可為消防員提供準(zhǔn)確定位和路線導(dǎo)航功能，同時(shí)為指揮者提供全視角的消防人員方位信息，有助于實(shí)現(xiàn)指揮員和消防員之間的高效聯(lián)動。通過計(jì)算機(jī)模擬，相比于傳統(tǒng)定位系統(tǒng)，黃宇辰團(tuán)隊(duì)的定位裝置預(yù)計(jì)可使消防員傷亡率下降24.57%，極大提高了消防救援效率，促進(jìn)消防員和受災(zāi)群眾的生命安全得到保障。

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