[发明专利]一种基于多源融合的井下人员定位系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于多源融合的井下人员定位系统及方法，包括地面监控中心、上层终端、通信主干网、网关节点、总线、定位锚节点、位置信标和移动节点，针对煤矿井下人员定位技术精度低、定位盲区多，实现全覆盖成本高等问题，本发明采用电磁波一维粗定位与惯导高精度定位相结合的方法，根据需要，不需要高精度定位的区域使用电磁波粗定位，以节省移动节点的电量消耗，需要高精度定位区域，使用惯性导航高精度定位，上位机软件可以发送定位切换命令给指定的移动节点，需要了解其精确的位置和行走轨迹时，将惯导定位数据传输给定位锚节点，以减小定位误差、提高定位精度，且抗干扰能力强，能够以较低成本实现矿井的无盲区全覆盖。

技术领域

本发明涉及煤矿井下动目标位置监测技术领域，具体为一种基于多源融合的井下人员定位系统及方法。

背景技术

煤矿井下的工作环境恶劣，地质环境复杂，一直存在着多种地质灾难的隐患，并且，我国开采技术相对落后，井下生产人员素质较低，导致各种由于人为原因引起的矿井恶性事故不断发生，井下工作人员的生命安全受到严重威胁。随着科学技术的不断进步，井下人员定位系统，以便获知井下工作人员的位置，方便在发生矿难后及时开展救援工作以及日常生产中的管理调度。

但目前井下应用的人员定位系统仍普遍存在定位精度低、定位盲区多，实现全覆盖成本高等缺陷，给日常管理和救援工作带来的阻碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多源融合的井下人员定位系统及方法，能够减小定位误差、提高定位精度，且抗干扰能力强，能够以较低成本实现矿井的无盲区全覆盖，以解决上述背景技术中提出的煤矿井下人员定位技术定位精度低、定位盲区多，实现全覆盖成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于多源融合的井下人员定位系统，包括地面监控中心、上层终端、通信主干网、网关节点、总线、定位锚节点、位置信标和移动节点；

所述地面监控中心为一台计算机或者服务器，或是多台计算机或服务器组成的计算机网络，地面监控中心从通信主干网接收从井下发来的定位数据包，处理定位数据包；

所述上层终端为一种处在远地的监控中心，通过Internet网络与地面监控中心连接，获取实时定位数据；

所述通信主干网为矿井已有的负责井上井下通信的主干网络，或专门为本系统搭建的通信网络；

所述总线负责将锚节点连接至光关节点；

所述网关节点将总线信号转换为通信主干网的传输信号；

所述定位锚节点通过网关节点连接至通信主干网，定位锚节点包括近距离无线通信单元、总线传输单元、远距离窄带无线通信单元、控制单元和供电单元；

所述位置信标为蓝牙信标，周期性广播带有其位置信息的无线信号，用于为移动节点进行惯性导航定位的累积误差修正提供准确的位置信息；

所述移动节点由A、B两个设备组成，移动节点组成设备A包括近距离无线通信单元A、蓝牙通信单元A、远距离窄带无线通信单元A、控制单元A和供电单元A；移动节点组成设备B由惯性导航单元、控制单元B、蓝牙通信单元B和供电单元B组成。

更进一步地，总线可以为CAN总线、RS485总线或网线，通信主干网可以为光纤工业环网。

本发明提供另一种技术方案：一种基于多源融合的井下人员定位方法，包括以下步骤：

步骤1)：将定位锚节点固定在巷道侧壁或巷道顶部，移动节点放置在井下人员身上，其移动节点组成设备A佩戴方式任意，移动节点组成设备B固定于井下人员足部；

步骤2)：移动节点在定位锚节点近距离无线通信覆盖之内时，移动节点使用具有较大通信带宽的近距离无线通信方式与定位锚节点进行通信；