[发明专利]基于磁特征参量联合距离的井下定位方法

说明书

本发明公开了一种基于磁特征参量联合距离的井下定位方法。步骤为：测量井下地磁基准图和区域内格网特征点R磁、X磁、Y磁、Z磁；计算所在区域磁基准图的适配性特征指标，确立磁特征匹配的参量；采用磁传感器进行运动目标定位，该运动目标移动至待定区域时，获取经过路径的磁数据阵列信息；在区域磁基准阵列中依次计算运动目标匹配夹角余弦和等价权距离，由匹配夹角余弦和等价权距离，计算磁特征参量联合距离；平移匹配格网，重复步骤4和步骤5，按照最优法则确定运动目标所在区域的精确位置；运动目标继续移动前行，再次测量经过路径磁特征信息与基准图进行对比检校。本发明在井下灾后无法供电或无信号时，能实现目标自主精确定位。

技术领域

本发明属于井下定位技术领域，具体地说，涉及一种基于磁特征参量联合距离的井下定位方法。

背景技术

井下定位和紧急避险技术是实现井下安全生产和监督管理的关键保障。当矿井出现危险事故时，井下人员或参与救援人员需要借助定位技术来准确、快速地掌握当前所处的准确位置，进行定位导航。或者结合周边避险设施的分布信息，利用定位导航设备，躲避灾害影响范围，确定自己逃生或救援的最优路径。

目前井下普遍安装井下定位系统主要是利用电磁波发射与信号识别方法来实现井下定位，如RFID技术、Zigbee技术、PHS技术、WI-FI技术等等。定位方法的原理是：井下工作人员身上安装射频定位卡或无线定位终端，井下巷道不同位置安装射频信息采集器或无线定位基站。携带有识别卡或无线定位终端的人员在经过井下放置的读卡器或无线定位基站时，相应接收装置就可以读取到井下人员位置信息，然后通过数据传输线把信息输送到监控终端。系统可以实现井下不同区域的人员运动轨迹动态监测，使管理人员及时了解井下人员的分布、数量及运动状态。

中国发明专利申请号201410335966.0，公开了一种井下定位方法，包括以下步骤：S1：在井下隧道内每隔一定距离安装一个定位读头，每个井下人员佩戴一个定位卡；S2：定位卡每隔一定时间向外发射无线定位请求数据；S3：距离定位卡最近的两个定位读头记录接收到的定位请求数据的信号强度值，并将信号强度值发送到控制中心；S4：根据信号强度值计算出定位卡与两个定位读头之间的距离；S5：结合两个定位读头之间的实际距离，通过比例计算，更精确的计算出定位卡与两个定位读头的水平距离；S6：结合定位读头的位置确定井下人员位置。

中国发明专利申请号201210137373.4，公开了一种井下定位方法。定位方法包括步骤1：安装位置信息采集器、数据传输装置、RFID射频识别卡和监控设备；步骤2：绘制井下隧道图；步骤3：各RFID射频识别卡发送带有其编号的无线信号；步骤4：位置信息采集器接收无线信号，记录该无线信号的信号强度，并在接收的无线信号中加入信号强度及其编号，然后发送到数据传输装置；步骤5：数据传输装置接收并存储数据包后将数据发送至监控设备；步骤6：监控设备对照数据库中记录的数据，按照自适应定位方法定位。

上述定位技术服务对象主要是管理层，实现井下人员或动态目标监督管理。现有技术主要依赖于电源的发射与网络接收，一但灾害后供电中止或信号中断，系统将无法正常工作，存在明显的局限性。现有技术定位准确度取决于信号接收装置分布密度，定位精度不高。

中国发明专利申请号201610401387.0，公开了一种地磁与RFID射频结合的井下定位方法。步骤是：巷道安装RFID射频识别卡、人工磁标，井下人员定位装置中组装信息采集器、地磁传感器；绘制井下巷道图、井下地磁分布图、巷道射频识别卡分布图；井下人员随身携带井下定位装置；巷道内RFID射频识别卡发送带有编号的无线信号，井下定位装置接收无线信号，记录并判断该无线信号强度，进行位置匹配粗计算，并显示井下人员当前位置；井下天然地磁场和人工磁标叠加形成井下磁场，井下定位装置的地磁传感器接收磁场数据，记录并进行位置匹配精计算，同时显示井下人员当前精确位置。该发明虽然提到了地磁传感器，且在供电中止或信号中断情况下也能完成人员定位，但人员需佩戴定位卡，且没有定位算法研究。