[发明专利]一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统

权利要求书

1.一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，其特征在于：该通信与定位一体化系统包括以下模块：数据采集模块(100)、数据传输模块(200)、数据处理模块(300)、终端显示模块(400)；

所述数据采集模块(100)与数据传输模块(200)相连接，所述数据传输模块(200)与数据处理模块(300)相连接，所述数据处理模块(300)与终端显示模块(400)相连接；所述数据采集模块(100)用于收集定位数据和通信数据，所述数据传输模块(200)用于传输收集的数据信息到达数据处理模块，所述数据处理模块(300)用于对收集的数据进行分流处理，所述终端显示模块(400)用于将处理后的定位和通信结果在终端显示出来。

2.根据权利要求1所述的一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，其特征在于：所述数据采集模块(100)中，定位数据为：(a)、UWB定位微基站传输的目标与基站距离；(b)、5GCU/DU传输的波达方向；(c)、惯性传感器传输的目标位移及方向角；通信数据为：具备5G通信能力用户终端回传的多源数据；上述数据通过数据传输模块回传至服务器中；

所述数据传输模块(200)采用5G分布式基站与UWB定位微基站共同部署，UWB定位微基站通过千兆网口与pRRU级联，UWB定位相关数据由此传至pRRU中，而用户终端数据通过无线传输由pRRU接收；所述5G分布式基站架构中，定位、通信数据经过pRRU上传至5GCU/DU中，一个CU/DU可连接多个rHub，一个rHub可连接多个pRRU；以上井下设备均应满足防爆要求，以本质安全型最优；其中，pRRU采用矿用本安型集成pRRU，支持4G/5G/Wi-Fi6多种通信模式，根据具体业务需求切换通信模式。

3.根据权利要求2所述的一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，其特征在于：所述数据处理模块(300)位于服务器中，包括数据分流模块(310)、融合定位算法模块(320)和通讯管理模块(330)；所述数据分流模块(310)用于将回传至服务器中数据分流为定位数据和通信数据，分别送至融合定位算法模块(320)和通讯管理模块(330)，经过处理可获得人员定位信息及通信业务结果。

4.根据权利要求3所述的一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，其特征在于：所述融合定位算法模块(320)包括非视距状态监测模块(321)、UWB+5G定位模块(322)、PDR修正模块(323)和粒子滤波模块(324)；将权力要求2中所述定位数据送入非视距状态检测模块(321)，判定当前环境是否为非视距状态，若不是非视距状态，采用UWB+5G定位模块(322)，反之，辅之以PDR修正模块(323)，最后，采用粒子滤波模块(324)融合定位结果。

5.根据权利要求4所述的一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，其特征在于：所述非视距状态监测模块(321)采用分类算法计算当前状态：首先，设定分类特征量；其次，通过视距与非视距状态下的实测训练数据计算特征量边界值；最后，通过分类算法判定当前是否为非视距状态。

6.根据权利要求4所述的一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，其特征在于：所述的UWB+5G定位模块(322)包含一种单锚节点定位方法，具体步骤如下：

(1)UWB采用TOA计算基站与目标的距离，5G基带提取波达方向，就能唯一确定目标与基站间的相对位置；

(2)根据提前存储的基站位置坐标，计算目标的绝对位置。