[发明专利]一种煤矿井下单基站精确定位的方法

权利要求书

1.一种煤矿井下单基站精确定位的方法，其特征在于，它包括：

S1、定位终端向定位基站发送广播信息，定位基站的定向天线A和定向天线B接收定位终端发送的UWB信号，定位基站的Zigbee天线接收定位终端发送的Zigbee信号，并由定位基站记录接收时间戳T1；

S2、定位基站通过Zigbee信号确定定位终端的位置，同时定位基站通过定向天线A和定向天线B接收到的UWB信号对定位终端进行精确定位并判断出矿工在巷道内行走的方向性；

S3、定位基站回复定位终端信息，并记录发送时间戳T2，定位基站计算得出处理信息时间TD1＝(T2-T1)；

S4、定位终端向定位基站回送信息，回送信息包括定位终端广播开始时间戳T0和接收基站回送信息时间戳T3的差值TA，TA＝T3-T0；

S5、定位基站计算定位终端到定位基站的距离S＝(TA-TD1)/2*C；

S6、重复步骤S1到步骤S5，对定位终端到定位基站的距离S进行多次测量，将多次测量的距离S进行滤波修正，得出距离S的精确值。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单基站精确定位的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

所述定位基站判断是否为定向天线A接收到UWB信号，若是，则确定佩戴定位终端的矿工位于定位基站的A侧；

所述定位基站判断是否为定向天线B接收到UWB信号，若是，则确定佩戴定位终端的矿工位于定位基站的B侧。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单基站精确定位的方法，其特征在于，所述步骤S6中将多次测量的距离S进行滤波修正，得出距离S的精确值的方法包括：

步骤S61、基于卡尔曼滤波器，由K-1时刻测试距离S_K-1，预测K时刻距离值S′_K，

S′_K＝AS_K-1+Bu_k-1；

由K-1时刻距离误差协方差矩阵P_K-1，预测K时刻误差协方差P′_K，

P′_K＝AP_K-1A^T+Q；

其中，

A表示上一状态到当前状态的转换矩阵；

B表示控制输入到当前状态的转换矩阵；

u表示控制输入；

Q表示过程噪声协方差矩阵；

R表示测量噪声协方差矩阵；

H表示当前状态到测量的转换矩阵；

步骤S62、计算滤波权重K_K，

K_K＝P′_KH^T(HP′_KH^T+R)；

计算K时刻最优距离误差协方差矩阵P_K，

P_K＝(I-K_KHP′_K)；

计算K时刻距离S的最优值，

S_K＝S′_K+K_K(z_K-HS′_K)；

其中，

I为单模型，值为1；

z_k为当前状态的距离测量值。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下单基站精确定位的方法，其特征在于，包括：

步骤S7、所述定位基站将定位终端的位置信息上传至上位机软件。