[发明专利]一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统

说明书

本发明公开了一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，属于能源领域5G应用，包括以下模块：数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块、终端显示模块。所述数据采集模块用于收集定位数据和通信数据，所述数据传输模块用于传输收集的数据信息到达数据处理模块，所述数据处理模块用于将收集的数据进行分流处理，所述终端显示模块将处理后的定位、通信结果在终端显示出来。本发明将通信与定位设备合一，设计了融合定位算法，不仅可实现高速率、多连接、安全可靠的井下通信，还满足井下人员定位精度和实时性需求，降低了建设及维护成本，用一张网络解决了煤矿通信和井下人员定位问题。

技术领域

本发明涉及能源领域5G应用，具体为一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统。

背景技术

第五代移动通信技术简称5G技术，5G具有高宽带、低时延、多连接、高可靠特性，因此被广泛的应用于各行各业。其中，80％应用场景为室内，5G网络不仅为室内业务提供必要的网络基础，还有效促进室内定位技术发展，5G网络提供万物泛在连接，通过融合各种不同定位技术方案可满足各种定位精度的位置服务需求。此外，5G技术也在很大程度上促进了能源领域尤其是煤矿产业智能化发展。近年来，中煤集团大海则煤矿、内蒙古智能煤炭公司麻地梁煤矿、国家能源集团上湾煤矿、山东能源集团鲍店煤矿等不断探索5G井下应用，为煤矿产业注入了新鲜的血液。

然而，井下环境特殊，一是巷道表面煤层和岩石导致信号传输特性复杂，大型电机设备相对集中，电磁干扰严重，二是井下存在瓦斯等爆炸性气体，用于井下的电气设备必须满足隔爆条件。井下复杂环境为5G技术的应用和融合带来了许多的问题和挑战，目前，5G网络尚未广泛应用于煤矿产业。此外，当前煤矿井下人员定位系统、无线通信系统独立运行，尚未有行之有效的一体化架构体系。

在井下人员定位方面，定位系统往往以考勤功能为主，未能实现井下作业人员实时定位，不利于抢险救灾工作。井下人员定位技术以UWB定位应用最为广泛，常用TOA以及三角定位法完成位置计算，超宽带简称UWB，到达时间简称TOA。该方法在非视距情况下定位精度下降且需至少三个基站方可准确定位，这为井下人员定位带来了很大的挑战。

由此看来，如何实现高速率、多连接、安全可靠的井下通信，如何满足井下作业人员定位精度和实时性需求，提高井下人员定位系统鲁棒性，节约建设及维护成本，如何用一张网解决煤矿通信问题和定位问题都显得极为重要。综上，本发明提出一种行之有效的基于5G+的井下通信与定位一体化系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，实现高速率、多连接、安全可靠的井下通信，满足井下作业人员定位精度和实时性需求，提高井下人员定位系统鲁棒性，节约建设及维护成本，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于5G+的井下通信与定位一体化系统，该通信与定位一体化系统包括以下模块：数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块、终端显示模块。

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

所述数据采集模块中，定位数据为：(a)、UWB定位微基站传输的目标与基站距离；(b)、5G CU/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高清图片、视频、传感数据、控制信号等多源数据；上述数据通过数据传输模块回传至服务器中。