[发明专利]一种煤矿井下单基站精确定位的方法

说明书

本发明公开了一种煤矿井下单基站精确定位的方法，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)。本发明提供一种煤矿井下单基站精确定位的方法，针对井下环境，以及通信网络及工程实施难度成本等因素，在基站部署受数量及位置限制的区域进行精确定位。

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下单基站精确定位的方法。

背景技术

目前，随着开采深度增加、开采规模的不断增大，煤矿安全生产问题越来越突出，已成为制约矿井安全、经济、有效开采的主要因素。煤矿井下精确人员定位系统现已作为煤矿必备的“六大系统”之一，在井下人员考勤、规范生产行为、特种作业人员管理、生产调度、应急救援方面发挥着重要作用。

现有的煤矿井下精确人员定位系统因为综合了矿井精确定位和区域定位，并使用环网方式传输检测数据，且基站与基站之间自带环网级联接口，所以建设一整套矿用精确人员定位系统成本偏高。由于井下路径复杂，实现井下信号全覆盖则需要井下布置的基站数量较多，原本每个检测点需要布置两台基站才能实现方向性，通信网络及工程实施难度成本高，难度大。现有的同类产品虽然可以实现精确定位，但工程实施难度大，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种煤矿井下单基站精确定位的方法，针对井下环境，以及通信网络及工程实施难度成本等因素，在基站部署受数量及位置限制的区域进行精确定位。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种煤矿井下单基站精确定位的方法，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。

所述步骤S2包括：

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；

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。

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，