[发明专利]一种实现井下矿人员及设备连续高精度定位的方法

说明书

技术领域

本发明属于无线电通信、定位和安全生产领域，主要针对井下矿山人员及设备的安全作业而提出得一种连续高精度定位方法，实现井下人员及设备连续高精度定位，从而提高井下安全作业水平。

背景技术

井下矿山人员及设备的安全，一直是矿山安全生产中最为关心的问题。在历年的安全事故发生后，井下人员及设备的救援是事故发生后的头等大事，而井下人员及设备的定位又是救援工作中的重中之重。

目前，井下定位硬件载体主要有ZigBee、WIFI、RFID、蓝牙、UWB、超声波等技术。定位方法多采用RSSI测距、TOA测距和TDOA测距等，RSSI测距主要受环境因素影响较大，且定位精度较低，被视为一种粗糙定位技术；TOA测距主要存在对节点间精确的时间同步，且成本较高；TDOA测距易受环境因素影响，计算量和开销都很大，与TOA相比，即使不需要精确的节点对时，但是仍需要精度较高的定时器。上述所提到的测距方式在定位精度、成本及稳定性方面都存在着缺陷。

发明内容

针对目前井下矿山人员及设备定位方式精度低而高精度定位成本又高的现状，本发明提出一种低成本连续高精度定位的方法。首先井下无线定位基站(2)遵守IEEE1588协议，具有统一的时间基准，实现无线定位基站(2)与定位标识卡(3)间的时钟同步；其次采用程序化倍频方式，减小由于时钟晶振而引起的时间偏频差，采用TDOA定位算法计算出定位标识卡(3)与两个无线定位基站(2)的距离，在上位机（8）的解算程序中以无线定位基站(2)为圆心，分别以标识卡到两个无线定位基站的距离为半径作圆,两圆交于两点，交点坐标通过解二元一次方程组可得，同时结合矿山CAD，获得唯一解，从而实现井下人员及设备的精确定位。在定位过程中标识卡(3)与无线定位基站(2)间的通信采用数据防冲突算法，使得单一无线定位基站(2)在以1秒为单位的时间内可实现与200张定位标识卡(3)的测距与通信工作。

附图说明

图1人员及设备定位方法示意图；

图2系统结构图；

图中：1为巷道，2为无线定位基站，3为定位标识卡，4为定位标识卡与无线定位基站距离，5为光纤环网交换机，6为总交换机，7为地平面，8为上位机，9为以太网。

具体实施方式

在井下巷道（1）的一侧安置无线定位基站(2)，两个无线定位基站(2)之间距离为100米，无线定位基站(2)遵守IEEE1588协议，使其中一个工作在主机模式，其他工作在从机模式，使无线定位基站(2)具有统一的时钟基准。