[发明专利]一种应用于矿井的手机定位与导航系统及方法

权利要求书

1.一种应用于矿井的手机定位与导航系统，其特征在于：包括UWB/ZigBee定位系统和无线通讯系统；

所述UWB/ZigBee定位系统包括定位服务器、定位基站和含定位模块的矿用手机；

所述无线通讯系统与矿用手机相适用；

所述定位基站包括2路UWB通道和2路ZigBee通道；

所述UWB通道用于定位基站与定位模块之间的UWB精确定位；

所述ZigBee通道用于定位基站与定位模块之间的网络连接和UWB测距时的隙资源管理；

所述定位模块包括1路UWB通道、1路ZigBee通道和1路蓝牙BLE模块通道；

所述UWB通道用于UWB精确定位；

所述ZigBee通道用于扫描网络和申请UWB测距时隙资源；

所述低功耗蓝牙BLE模块通道用于与矿用手机数据通信；

所述定位模块嵌入矿用手机外壳内部，定位模块基于UWB/ZigBee无线定位技术获得位置坐标信息，通过低功耗蓝牙BLE模块发送至矿用手机；

所述矿用手机通过无线通讯系统下载和更新矿井GIS巷道图，根据定位模块的位置坐标信息，实现矿用手机的定位功能，查询目标对象的位置坐标信息，采用最短路径算法实现矿用手机的导航功能。

2.根据权利要求1所述的一种应用于矿井的手机定位与导航系统，其特征在于：所述无线通讯系统包括WIFI无线通讯系统、4G无线通信系统和5G无线通信系统。

3.根据权利要求2所述的一种应用于矿井的手机定位与导航系统，其特征在于：所述定位基站包括处理器、光电转换、2个UWB模块和2个ZigBee模块；

所述光电转换、2个UWB模块和2个ZigBee模块分别与处理器数据连接；

所述光电转换用于定位基站之间互相级联或者接入工业以太环网，2个UWB模块用于定位基站与定位模块之间的UWB精确定位，2个ZigBee模块用于定位基站与定位模块之间的网络连接和UWB测距时隙资源管理。

4.根据权利要求3所述的一种应用于矿井的手机定位与导航系统，其特征在于：所述定位模块包括处理器、UWB模块、ZigBee模块和蓝牙BLE模块；

所述蓝牙BLE模块、UWB模块和ZigBee模块分别与处理器数据连接；

所述定位模块嵌入矿用手机外壳内部，定位模块通过蓝牙BLE模块与矿用手机实现双向数据通信，定位模块采用UWB/ZigBee无线定位技术与定位基站完成精确定位，获得位置坐标信息，通过蓝牙BLE模块发送至矿用手机。

5.基于权利要求1～4所述系统的手机定位与导航方法，其特征在于：该方法为：

将3台定位基站设置在矿井巷道内，网络地址分别为3、4和5，相距分别为400米，定位基站左边为正+、右边为负-；

定位基站从矿井巷道入口开始布置，依次推进、直到完成全矿井安装；

定位基站在线型巷道内具有1个分支，在“丁”字路口具有2个分支，在“十”字路口具有3个分支；

定位基站安装完毕后，建立矿井巷道位置坐标模型，并进行矿井巷道定位和路径导航。

6.根据权利要求5所述的应用于矿井的手机定位与导航方法，其特征在于：所述建立矿井巷道位置坐标模型为：

(11)根据定位基站的实际安装位置，在矿井GIS巷道图中确定所有定位基站的坐标位置；

(12)设置定位基站的网络地址、有效覆盖距离值和方向特性的信息；

(13)建立定位基站逻辑连接关系图，矿井GIS巷道图中任何位置映射为某个定位基站的覆盖距离值；

(14)将矿井巷道中重要场所添加至矿井GIS巷道图中，并标注位置坐标信息，与定位基站的网络地址、距离及方向进行绑定。