[发明专利]一种基于Wi-Fi信号强度的井下人员定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人员定位方法，具体涉及一种基于Wi-Fi信号强度的井下人员定位方法。

背景技术

   井下人员定位是保证矿井工作人员安全、便于管理人员实时了解井下工作情况的重要技术。

过去，考虑到通信成本，我国井下人员定位多采用RFID、Zigbee、小灵通系统等技术，这些技术涉及的通信设备成本较低，功率较小，但在通信的可靠性、精确性、抗干扰能力、通讯形式的多样化方面受到很大的限制。近年来，无线通讯技术发展迅速，设备成本也不断降低，现代化的管理方式对矿井信息综合管理提出了更高的要求。

发明内容

   本发明针对现有技术的不足，提供了一种基于Wi-Fi信号强度的井下人员定位方法。

   本发明一种基于Wi-Fi信号强度的井下人员定位方法包括以下步骤：

步骤一：在矿井巷道中安装Wi-Fi基站，矿井工作人员随身设备中携带Wi-Fi无线网卡；

步骤二：根据实际测量，确定距离每一个Wi-Fi基站1米处的接收信号场强A和每一个Wi-Fi基站信号衰减系数n；

所述的Wi-Fi基站的安装方法为在矿井的巷道拐点、分支点安装基站，直线巷道中每隔距离D安装一个Wi-Fi基站，每两个基站间的路径成直线； 

所述的基站间距离D取值范围在50米到100米之间，满足两个相邻基站                                               间的任意点收到的信号强度大于相邻基站之外其他基站的信号强度，n为基站顺序编号；

步骤三：无线网卡接收基站发送的ID、场强A、衰减系数n，并获取基站信号的RSSI值；

根据自由空间电波传播模型，已知未知点接收到的信号强度RSSI，求得未知点与信号发射源之间的距离d，算法如式1.1所示：

                                                      

                                                        1.1

所述的信号强度RSSI，取10～20个测量值的平均值；

 步骤四：人员端设备计算人员与最近两个基站之间的距离d₁、d₂，通过式1.2计算人员坐标；

1.2

其中，(,)、(,)为与未知点距离最近的两个基站的坐标；计算所得的人员与两侧基站间距离d₁、d₂存在误差，相加之和不一定刚好等于两基站间的距离，当距离之和大于或者小于基站间距离时，根据三角形斜边投影原理，取其比例；

步骤五：人员端无线网卡发送人员坐标及距离最近的基站编号至基站，与地面控制系统取得联系。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

高可靠性。Wi-Fi信号传输距离远，信号稳定。

高集成性。Wi-Fi技术不仅用于人员定位，还可与预警系统、语音通讯、考勤管理、电子地图轨迹显示等功能集成。

低成本。由于Wi-Fi基站信号传输距离远，基站数量少；Wi-Fi设备技术成熟、通用性强，产品成本低，运用到矿井中，定制成分少，开发部署成本低。Wi-Fi技术可同时完成预警、语音、考勤等功能，无需另外部署其他通讯系统。

高精确度。本发明根据环境情况对基站信号参数进行个别设定，所采用的算法，可使定位精确度达到1米。

高抗干扰性。Wi-Fi信号本身抗干扰性强，此外本发明根据环境情况对基站信号参数进行个别设定，计算所得的未知点与基站距离严格符合环境因素。

大容量。Wi-Fi的高带宽，不仅能满足人员密集区域的定位，还能满足预警、语音、考勤等多种通讯要求。

具体实施方式

本发明一种基于Wi-Fi信号强度的井下人员定位方法包括以下步骤：

步骤一：在矿井巷道中安装Wi-Fi基站，矿井工作人员随身设备中携带Wi-Fi无线网卡；

步骤二：根据实际测量，确定距离每一个Wi-Fi基站1米处的接收信号场强A和每一个Wi-Fi基站信号衰减系数n；

所述的Wi-Fi基站的安装方法为在矿井的巷道拐点、分支点安装基站，直线巷道中每隔距离D安装一个Wi-Fi基站，每两个基站间的路径成直线；