[发明专利]矿井环境无线移动终端精确定位的方法

说明书

技术领域

本发明系关于一种检测矿井环境无线移动终端并精确计算其位置的方法，特别是根据定位基站测量得到的移动终端的接收信号强度（Received Signal Strength Indicator, RSSI）和实地测量的矿井RSSI分布模型进行精确定位的方法。 

背景技术

现有基于RSSI的无线定位方法采用三基站定位算法，根据基站收到的信号强度值，计算信号在传播过程中的损耗，按照理论或经验的信号传播损耗模型将传播损耗转化为距离，然后根据基站的位置计算出移动终端的位置。由于矿井下环境的特殊性，无线信号在传输中的多径效应非常明显，存在大量的反射、绕射、散射，巷道总是弯曲不平的特点使得无线信号几乎不可能按直线传输，因此按照理论或经验的信号传播模型来计算移动终端的距离存在很大的误差，其结果往往不再具有应用价值。加上巷道狭长的特点，使得平面三基站定位方法不再适用于矿井定位。 

发明内容

本发明针对目前无线定位方法不能实现矿井下精确定位的缺陷，研究开发一种检测矿井环境无线移动终端并精确计算其位置的方法，综合利用定位基站测量得到的移动终端的接收信号强度（RSSI）、矿井RSSI分布模型和噪声信号过滤算法，实现矿井环境人员及设备的无线精确定位。 

本发明提供一种在矿井环境对无线移动终端进行精确定位的方法和系统，以实现矿井下人员和设备的精确定位。 

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是 

一套无线移动终端精确定位算法和系统，其包含下列步骤：提供矿井下所有无线定位基站的准确位置及坐标；通过现场勘测采样建立矿井RSSI分布模型，这一模型包含了巷道特定位置处的RSSI统计特征；使用定位基站测量移动终端所发射信号的接收信号强度指示（Received Signal Strength Indicator,RSSI）；识别出接收到该移动终端信号的具有最强RSSI且高于一预设电平的两个基站；利用无线信号传播损耗模型计算该移动终端到各基站的理论距离；利用矿井RSSI分布模型对上一步骤的理论距离进行校准，并利用基站的位置坐标计算移动终端的可能所在位置；取利用两个基站分别计算得到的位置的平均值作为本次计算的移动终端的位置坐标，并加入本移动终端的位置队列中；检测移动终端位置队列，当队列长度大于一预设值时，采用本方法中的噪声信号过滤算法对位置队列进行噪声信号过滤：对照已确定位置的移动终端的RSSI值和坐标，对队列中存在RSSI值突变和位置突变的信号进行校正或剔除；经过滤后的信号出队，作为移动终端的最终位置。

所述移动终端包括但不限于人员定位识别卡。 

所述RSSI是由无线定位基站测量得到。 

所述方法接收矿井下无线定位基站发送的移动终端RSSI信息包。 

本发明的有益效果是：综合利用矿井RSSI分布模型和噪声信号过滤算法，利用两个无线定位基站测量的接收信号强度指示（Received Signal Strength Indicator, RSSI）来计算无线移动终端的精确位置，该发明充分考虑了矿井巷道的结构特点和矿井巷道中无线信号传输的特点，实现了矿井下人员和设备的精确定位，该发明的定位精度达到5米，局部区域小于3米。 

附图说明

图1为井下巷道基站安装位置和移动终端位置示意图 

图2为包含噪声的矿井巷道RSSI分布图

图3为距离-RSSI采样统计图

图4为根据RSSI计算移动终端位置示意图

图5为发明的工作流程图

具体实施方式

本发明提供一种综合利用定位基站测量得到的移动终端的接收信号强度（RSSI）、矿井RSSI分布模型和噪声信号过滤算法，检测无线移动终端并精确计算其位置的方法和系统，应用于矿井环境人员及设备的无线精确定位。 

请参阅图1。图1示意了矿井环境、巷道中无线定位基站的安装位置和无线移动终端的位置。无线移动终端可以是人员定位识别卡，然并不限于此，例如也可以是Wifi无线移动电话。 

在本发明一个优选实施例中，利用矿井巷道的RSSI分布模型。建立此模型的方法可以（包括但不限于）是：取一段具代表性的安装有无线定位基站的巷道，在巷道中选取一组测量点位，在每一个测量点位处对无线移动终端信号的RSSI值进行一组测量，对测量结果进行统计分析后，得到每个点位处的统计RSSI值，将上述一组测量点位的位置和统计RSSI值作为此段巷道的RSSI分布模型。