[发明专利]一种煤矿矿井定位方法及定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及矿井导航技术领域，尤其涉及一种煤矿矿井定位方法及定位系统。

背景技术

现有技术中较常用的定位方法是利用全球导航卫星系统来测定位置，全球导航定位系统是全球性的位置与时间测定系统，它包括卫星星座、地面监护系统及用户终端设备，可以为地球表面、近地面和地球外空任意地点的用户提供全天候、实时、高精度的三维位置、速度以及精密的时间信息。GPS系统、Galilea系统和GLONASS系统都属于全球导航卫星系统的范畴。

但是全球卫星导航定位系统通常只能用于地面无遮挡环境下的目标导航和定位，在有遮挡的情况下，导航信号的质量会迅速恶化，从而导致无法完成定位。特别是对于煤矿矿井，由于导航信号无法穿过地表，利用导航卫星信号几乎是不可能的。另外，地下煤矿矿井地形复杂、电磁信号反射、多径干扰情况严重，对定位效果带来了更多的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种煤矿矿井定位方法及定位系统。

本发明提供一种实施例的煤矿矿井定位方法，包括以下步骤：

根据预设磁场地图，将M个恒定磁力源与N个电控磁力源安装在煤矿矿井的巷道中，并将M个恒定磁力源与N个电控磁力源分别与控制中心连接，其中预设磁场地图中包含M个恒定磁力源与N个电控磁力源中每个恒定磁力源与每个电控磁力源的安装位置信息以及安装角度信息，M和N均为大于1的正整数；

控制中心根据预设磁场地图中恒定磁力源的安装位置以及安装角度与电控磁力源的安装位置以及安装角度得到矿井空间中磁场覆盖区域任意位置的磁场强度，并根据电控磁力源的安装位置为其分配磁场变化频率；

控制中心获取磁场覆盖区域内采样位置的磁场强度与磁场变化频率，对采样位置的磁场强度与磁场变化频率进行差值处理得到任意坐标位置的磁场强度，根据任意坐标位置的磁场强度得到最终的磁场地图；

定位终端对最终的磁场地图进行存储，获取定位终端自身位置的磁场强度以及磁场变化频率，并根据定位终端自身位置的磁场强度以及磁场变化频率与最终的磁场地图进行数据匹配，得到定位终端的实际位置信息。

进一步的，煤矿矿井定位方法还包括以下步骤：

磁力计测量任意坐标位置的磁场强度，并与控制中心中最终的磁场地图进行比较，如果二者强度差值在一定范围以内，则不需要修正最终的磁场地图；如果二者差值超出设定范围，则根据磁场衰减比例对最终的磁场地图进行修正。

进一步的，将M个恒定磁力源与N个电控磁力源安装在煤矿矿井的巷道中，具体包括：

在相邻两个电控磁力源之间安装至少一个恒定磁力源，其中恒定磁力源的数量根据电控磁力源的有效范围的5—10倍确定。

进一步的，每个电控磁力源具有唯一的磁场变化频率。

进一步的，在定位终端对最终的磁场地图进行存储，获取待定位位置的磁场强度以及磁场变化频率，并根据待定位位置的磁场强度以及磁场变化频率与最终的磁场地图进行数据匹配，得到待定位位置的实际位置信息的步骤之前，还包括以下步骤：

定位终端测量磁场覆盖区域任意位置的磁场强度；

定位终端对所测的磁场变化频率通过磁电转换、对数比率放大运算处理，形成模拟电压信号，模拟电压信号经A/D转换器后形成数字电压信号；

定位终端对数字电压信号提取磁场变化频率的信息，通过磁场变化频率的信息获取定位终端所在的大致区域，并结合恒定磁力源的磁场强度确定出定位终端的具体位置。

本发明的煤矿矿井定位方法，具有以下有益效果：

将M个恒定磁力源与N个电控磁力源按照磁场地图进行分布，得到了一个磁场强度、磁场变化频率组合值与煤矿矿井位置数据一一对应的关系，使定位终端通过测量所在位置的磁场强度与磁场变化频率来确定其所在位置，整个测量不受外界环境干扰，测量精度高，随时能够获取定位终端的位置，保证了矿工的人身安全，且不受外界环境因素影响，适用于煤矿矿井这类地下环境的定位。

本发明还提供一种实施例的煤矿矿井定位系统，定位系统包括M个恒定磁力源、N个电控磁力源、控制中心以及定位终端，其中,M和N均为大于1的正整数；

M个恒定磁力源与N个电控磁力源安装在煤矿矿井的巷道中，每个恒定磁力源与每个电控磁力源均分别与控制中心连接；