[发明专利]一种适用于矿下定位系统的时隙自适应调整与调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及时隙自适应调整与调度方法技术领域，尤其涉及一种适用于矿下定位系统的时隙自适应调整与调度方法。

背景技术

煤矿生产多为地下作业，具有复杂的地理环境，空间狭窄，工作环境恶劣，时刻都有发生事故的可能，而矿工作为井下移动目标的主要对象，就是在这种环境下工作。此外，环境中多种布线，包括电力线路、数据传输电缆以及各种运行的设备，在错车道口经常发生阻塞，使得运输效率降低。另外由于运输巷道较长，若调度人员不能及时了解人员和车辆的位置信息和运行情况，就会增加指挥的盲目性。矿下生产的安全性须由一套严格、全面、规范的管理系统来全面掌控矿下作业情况，充分应对可能发生的危险情况。

目前商用的定位系统一般采用移动节点能量探测的方式来获取矿工的位置信息，巷道中每隔一段距离配置一个无线基站，当矿工接近基站的时候获取其身份信息，并估计其所处位置，因此定位的精度与基站的密集程度有关，基站数量越多，精度越高，但是为了考虑整体成本，一般采用区域定位，分散布置基站的方式，很难达到高精度的定位。而基于射频飞行时间差的定位方式虽然能实现可靠的精度，但是其节点的功耗较高，这个缺点限制了其在矿下的应用。

从实际应用角度进行分析，首先，矿下安全生产监控对通信系统的可靠性要求非常高，网络系统还要兼顾实时性、环境适应性和多源信息的融合与传输功能，这些实际需求都增加了技术实现的难度。再次，由于矿下定位节点一般采用电池供电，节点的功耗问题需要着重考虑，目前商用的矿用定位方案一般会采用对信号强度的获取与处理来估计矿下人员的位置信息，这种方式很容易受到外界环境的影响，比如遮挡、信号的反射等。另外，基于射频飞行时间差的定位方式虽然能实现可靠的精度，但是其节点的功耗较高。最后，矿下员工处于不同工作区时，运动状态不同，若采用同样的测距频率，会造成功耗增加，接入各个基站的定位节点固定在一个位置，容易产生累计误差。因此，在充分考虑矿下定位系统的特点与需求后，本发明提供一种适用于矿下定位系统的时隙自适应调整与调度方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用于矿下定位系统的时隙自适应调整与调度方法，应用于结合低功率惯性传感器测步与无线测距的混合定位系统中，充分利用时隙的自适应动态分配，实现定位精度与功耗的平衡。

为了解决上述存在的技术问题实现发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适用于矿下定位系统的时隙自适应调整与调度方法，该方法基于时分复用的数据包调用方式，根据实际的节点数量动态调整相关参数，以避免数据冲突，同时将传输过程划分为若干可变时隙，移动节点的接入时间由待传输的数据长度以及计算出的偏移时间决定；为避免计步测距方式引起的累积误差，采用基于时间差测距的方式来进行精确位置的获取，进而有效的检验矿下员工的行进状态；

所述一种适用于矿下定位系统的时隙自适应调整与调度，该方法具体内容包括以下步骤：

步骤一：对通信帧进行格式定义；

所述对通信帧进行格式定义包括以下步骤：

(1)在数据包中加入时间信息，以保证多源数据的同步性；

(2)通过定义MAC帧中的数据字段来表示不同的帧格式；

(3)完成对通信帧的格式定义。

步骤二：根据时隙分配算法，给定位节点重新分配接入时隙；

所述的时隙分配算法，包括以下步骤：

(1)计算网络的基站设备中用来表示已被安排占用的时间信息集合P^m；

(2)在基站设备收到移动定位节点的计步数据之后，通过删除已经使用的时间来更新P^m，构建一个新的时间信息集合来表示下一个时间调度表，完成接入时隙重新分配；

(3)当一个新的移动定位节点想要加入新基站时，基站设备记录下其预期接入的时刻，构造一个根据之前调度信息调整之后的时间信息集合完成接入时隙重新分配。

步骤三：保证数据传输的可靠性。

所述保证数据传输的可靠性，其内容包括：