[发明专利]煤矿井下超宽带定位方法及系统

权利要求书

1.一种煤矿井下超宽带定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.根据巷道分布及工作环境，布设定位参考点，沿巷道走向划分各参考点的定位服务区域，计算各参考点的标称区间；

B.收集各参考点发射的定位信号的接收信号强度数据，根据所述标称区间对接收信号强度数据进行滤波；

C.根据滤波结果，确定参与目标精确定位的参考点，并根据所选参考点定位服务区域测算目标所在区域范围；

D.收集所选参考点发射的定位信号的到达时间数据和接收信号强度数据，利用混合定位方法测算所述目标的精确位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括下列步骤：

A1.在巷道的同一侧同一高度上沿一定的距离，布设定位参考点，且在巷道拐弯处布置一个弯道参考点；

A2.以各参考点为中心，沿巷道划分连续重叠的带状小区，认为所述小区为各中心参考点的定位服务区域；

A3.根据所述定位服务区域范围，计算各小区内目标到中心参考点的最大距离和最小距离，即目标到中心参考点的距离取值区间；

A4.根据各参考点发射信号的强度以及所述各距离取值区间，计算各小区内目标接收到中心参考点发射的定位信号的接收信号强度数据取值区间，认为所述接收信号强度数据取值区间为中心参考点的标称区间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述到达时间数据和接收信号强度数据是从所述参考点发射的超宽带信号中得到。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B中，根据所述各参考点的标称区间对各接收信号强度数据进行过滤，滤除所述接收信号强度数据中的异常值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述异常值是信号反射所引起的将导致定位误差的接收信号强度数据，以及由于参考点距离目标较远导致接收信号包含多径信号的接收信号强度数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括下列步骤：

C1.根据滤波结果，确定参与目标精确定位的参考点；

C2.根据所选参考点的定位服务区域，测算目标所在区域范围，认为目标在所选参考点定位服务小区的交叠区域。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D中混合定位方法包括下列步骤：

D1.目标向所选各参考点发送定位令牌信息，并记录发送时间t₀；

D2.所选参考点接收到所述信息后，延迟时间τ₁，将延迟时间以及所述信息发送回目标；

D3.目标接收到所选参考点发射的回复信息后，提取接收信号强度数据，并再次向所选参考点发送定位令牌信息，重复步骤D2和D3，并如此往复N次，对应所选各参考点得到一个接收信号强度数据序列P_ij(i＝0，1，...，N)，以及记录目标最后一次接收到参考点发射的回复信息的时间t_1j，其中j表示所选第j个参考点，i表示累积次数；

D4.当多个接收信号来自同一个参考点，认为接收信号强度数据较大的信号为定位信号；

D5.根据所述记录时间t₀，t_1j，计算所选各参考点的到达时间数据：其中j表示所选第j个参考点；

D6.根据所述各接收信号强度数据序列P_ij(i＝0，1，...，N)，计算所选各参考点的接收信号强度数据：其中j表示所选第j个参考点，i表示累积次数；

D7.根据所选各参考点的到达时间数据和接收信号强度数据，计算得到两组目标与所选各参考点的距离值d_TOAj＝c*τ_j和其中c为超宽带信号在巷道中传输速度，k为信道参数，j表示所选第j个参考点；

D8.根据实测巷道内超宽带传输数据，确定接收信号强度定位方法和到达时间定位方法的误差概率分布f_RSS和f_TOA，利用确定目标与所选各参考点的距离值d_j，其中j表示所选第j个参考点；

D9.根据所选各参考点的位置得到方程组确定目标所在位置，其中j表示所选第j个参考点，(x，y)为目标位置，(x_j，y_j)为所选第j个参考点的位置。