[发明专利]一种基于无线WiFi与陀螺仪相结合的井下无线精确定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于无线WiFi与陀螺仪相结合的井下无线精确定位系统，其特征在于，主要包括地面部分和井下部分，其中地面部分主要由服务器和相应的数据库构成；井下部分主要包括移动终端，电子标签，无线AP，所述移动终端由井下人员携带，由定位模块，处理模块，WiFi模块和电源部分组成，其中，定位模块的功能：定位模块中的WiFi模块的功能为采集输出定位信息，采用串行通信方式定时输出到处理模块；陀螺仪数据采集处理模块的功能为：把所测量的相对惯性空间的三个转角速度和三个线加速度沿定位仪坐标系的分量，经过坐标变换，把加速度信息转化为沿导航坐标系的加速度，并计算出定位仪的位置、速度、航向和水平姿态等信息，然后输出到处理模块；处理模块的功能是：处理模块采用ARM处理系统，处理模块连接移动终端和WiFi模块，处理模块接收到WiFi定位信息和陀螺仪数据信息，采用卡尔曼滤波算法对信息进行处理校正，判断信息是否可用，然后将定位结果输出至WiFi模块；WiFi模块的功能：WiFi模块根据通信协议接收处理模块输出的定位信息，并将定位结果输出到WiFi接入点AP；电源部分的功能是为各模块供电，保证他们的正常工作，移动终端的数据通过井下AP传输到井上，WiFi接入点AP固定在井下的通道壁上，利用光纤与总控制器连接，总控制器将收到的数据进行打包整理通过以太网传送到地面监控计算机，当人员经过电子标签时，电子标签进入读卡器的发射天线工作区，读卡器和WiFi模块负责周期性的读取和传送电子标签信息，并传送到相应的数据库中，地面计算机接收到来自WiFi接入点AP的信号，从数据库中读出该读卡器的相关采集信息，实现对人员信息的采集记录、分析处理，使管理人员能及时准确的查询各种信息，特别是当发生事故时，及时了解人员的分布情况，为营救工作提供了便利。

2.根据权利要求1所述的基于无线WiFi与陀螺仪相结合的井下无线精确定位系统，其特征在于，采用多个网关组成一个分级结构，每个网关负责多个无线AP，当在同一个网关的各个AP之间漫游时，由该网关控制信息传送；当需要与不同网关的无线AP之间漫游时，则令网关从更高级别的网关中获取业务信息。

3.根据权利要求2所述的基于无线WiFi与陀螺仪相结合的井下无线精确定位系统，其特征在于，所述一体化无线AP直接通过光缆或者网线连接，形成一套有线路由，把WiFi移动终端传来的数据、语音、视频图像等信息通过各分站间形成的有线路由传到地面调度中心，移动终端具备电子显示、语音、定位的功能，并实时地将接收到的井下数据信息和周边环境信息传递到分站，同时在脱网模式下能够实现终端间自组网通信。

4.一种基于无线WiFi与陀螺仪相结合的井下无线精确定位方法，其特征在于，包括以下步骤：矿工所携带的移动终端依据所采集到的信息判断WiFi信号是否较强，若信号较强则依据WiFi信号来确定井下人员和设备位置，经过处理模块处理后通过WiFi模块将定位数据传到AP，然后发送到井上服务器进行分析识别，从而实现井下人员和设备的精确定位；若WiFi信号较弱，则用陀螺仪定位，根据读取的数字信息标识码确定井下人员及移动设备的地理位置信息，并根据定位目标的移动角度变化精确定位其移动距离、速度与轨迹；然后，通过集成在移动终端上的WiFi模块将获取的定位信息发送给与井下以太网相连的接入点AP，并将信息传送给井上的定位服务器进行分析识别，从而实现井下人员及移动设备的精确定位。