[发明专利]定位方法、设备及系统

说明书

技术领域

本发明涉及定位技术领域，具体涉及一种定位方法、设备及系统。

背景技术

近年，由于煤矿生产条件恶劣，开采技术水平相对落后，因此煤矿安全问题严重制约了煤炭行业的健康发展。一旦发生事故，地面人员难以及时动态掌握井下人员的分布情况，导致人员搜救抢救效果差。因此，如何提供矿下精确有效的定位，对保障矿井安全生产、应急救援具有非常重要的意义。

矿下是由各种纵横交错的巷道组成，巷道壁凹凸不平，巷道内空间狭长密闭，环境恶劣，地面成熟的定位方法无法直接应用于矿下。

传统地面定位技术主要有GPS（Global Positioning System，全球定位系统）定位、无线电定位等。GPS是通过多个卫星来实现移动目标的定位，因此其无法应用于矿下环境。而无线电定位主要有以下几种定位方法：RFID（Radio Frequency Identification，射频识别）读卡法、AoA（Angle of Arrival，到达角）定位法、ToA（Time of Arrival，到达时间）定位法、TDoA（Time Different Of Arrival，到达时间差）定位法、RSS（Received Signal Strength，接收信号强度）法。其中：

ToA定位法是通过检测目标无线电到达定位基站的时间来实现定位功能，其原理如图1所示，目标在t0时刻发送无线电波，基站1在t1时刻接收到该无线电波，基站2在t2时刻接收到该无线电波，基站3在t3时刻接收到该无线电波。目标则位于以基站为圆心的三个圆交点上。其最大的问题是如何使目标以及所有基站之间做到高精度时钟同步。

TDoA定位法是通过检测目标无线电到达定位基站的时间差来实现定位功能，如图2所示，目标在t0时刻发送无线电波，基站1在t1时刻接收到该无线电波，基站2在t2时刻接收到该无线电波，基站3在t3时刻接收到该无线电波。目标则位于图3所示的三个抛物线的交点上。TDoA的优点是目标无需与定位基站同步，只需定位基站间做到高精度时钟同步。尽管如此矿下定位系统提供基站间高精度时钟同步也不太现实。

为了克服上述定位方法的难点，现有技术提供了一种基于RTT（Round-Trip Time，往返时间）进行定位的方案，其原理是：节点A发送定位数据信号，节点B接收到后返回应答信号，节点A根据发送时间和接收时间计算无线电的往返时间而计算距离，从而达到定位功能。

由于节点B接收数据和发送数据也需要时间，因此为了解决该问题，现有技术还提供了一种如图3所示的定位模型。其中，节点A发送数据报文1给节点B；节点B收到数据报文1后，首先返回应答报文，然后将接收数据报文1到发送应答报文的处理时间T2封装入数据报文2发给节点A；节点A收到数据报文2后，返回应答报文；节点B收到应答报文后，将发送数据报文2到接收到应答报文的时间T4封装入数据报文3发给节点A；节点A则根据公式C*（T1-T2+T4-T3）/4计算节点A与节点B的距离，其中C表示电磁波传输速度，也即光速T1表示节点A发送数据报文1到接收应答报文的时间，T3表示节点A接收数据报文2到发送应答报文的时间。通过这种双路方式定位在巷道环境下可以大大减少环境造成的影响，提高定位精度。

上述这种方案，测距流程至少需要5个报文来回，而且，对于直线型巷道定位需要两个定位基站，对于平面测距则需要三个定位基站，才能完成目标的定位。在有多个目标进行定位时，所有定位目标和定位基站都工作于同一频段，来回报文非常容易造成干扰，而无法完成定位功能。如图4所示，目标2在目标1与基站1测距定位过程中，发起与基站2的测距定位过程，由于基站2在两目标的无线电接收范围内，因此目标2的测距报文与目标1的测距报文会在空口发生碰撞干扰，导致无法完成定位过程。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种定位方法、设备及系统，以支持大容量移动定位目标，实现有效、精确的定位。

为此，本发明实施例提供如下技术方案：

一种定位方法，包括：

相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段，所述通告消息中包括：时间戳、所属定位系统标识、工作时段号、以及空闲时隙；

所述定位基站在确定的自身工作时段内进行测距定位过程。

优选地，所述相邻定位基站通过广播的通告消息学习确定自身所属定位系统及在工作周期内的工作时段包括：

本定位基站接收其它定位基站广播的通告消息；