[发明专利]一种基于超宽带技术的矿井下多标签协同定位方法及便携设备

说明书

本发明公开了一种基于超宽带技术的矿井下多标签协同定位方法及便携设备，包括传感单元、定位单位和处理显示单元。传感单元监测标签健康状况以及矿道环境；定位单位测定标签的位置，使用超宽带技术提高定位精度、使用基于ADS‑TWR的回传帧机制、使用加权最小二乘定位算法、使用改进卡尔曼滤波跟踪算法、使用非线性小波阈值法去噪；处理显示单元包括显示和控制管理模块、电池管理模块、报警模块、数据传输模块和显示模块。本发明与现有技术相比的优点在于：采用分组多标签共同协作的定位方法，减少了噪声以及电磁干扰的影，满足定位高准确度、高可靠性、高实时性等需求，配备的传感器可以实时检测矿工的身体健康以及矿道环境，保证矿井下作业安全。

技术领域

本发明涉及同步定位方法技术领域，具体是指一种基于超宽带技术的矿井下多标签协同定位方法及便携设备。

背景技术

目前，井下定位方法多采用射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)、红外线(Infrared-Ray,IR)、Wi-Fi、蓝牙等新型设备可将物体定位在矿井巷道下方。然而，由于矿井巷道的环境因素复杂，例如高空气湿度，空气中高水平的浮尘以及可变复杂的电磁干扰带来的不确定性，对多径减弱的抵抗力较低，对定位精度影响较大，同时无法实时检测矿工的身体健康以及矿道环境，以保证矿井下作业安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服以上技术缺陷，提供一种基于超宽带技术的矿井下多标签协同定位方法及便携设备，采用分组多标签共同协作的定位方法，减少了噪声以及电磁干扰的影，满足定位技术的高准确度、高可靠性、高实时性等需求，配备的传感器可以实时检测矿工的身体健康以及矿道环境，保证矿井下作业安全。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种基于超宽带技术的矿井下多标签协同定位的便携设备，包括传感单元、定位单位和处理显示单元。

所述传感单元监测标签健康状况以及矿道环境，检测的标签健康状况参数包括标签活动的加速度、血压、血氧浓度、心率以及体温，矿道环境参数包括气压、湿度、一氧化碳浓度以及瓦斯；

所述定位单位测定标签的位置，使用超宽带技术提高定位精度、使用基于ADS-TWR的回传帧机制、使用加权最小二乘定位算法、使用改进卡尔曼滤波跟踪算法、使用非线性小波阈值法去噪；

所述处理显示单元包括显示和控制管理模块、电池管理模块、报警模块、数据传输模块和显示模块，用于处理定位单元和传感单元生成的数据，并与其他标签或者基站完成通信。

一种基于超宽带技术的矿井下多标签协同定位的便携设备的定位方法，包括以下步骤：

步骤一：首先根据标签与基站的距离，对标签位置进行初始化；

步骤二：由基站将所有标签划分成多个相对位置较为集中的小组并指定组长标签；

步骤三：由组长标签与组内其他标签共同协作，互相测距，完成组内标签相对位置图；

步骤四：由组长标签收集组内其他标签的状态数据，并与相对位置图一同上传至基站；

步骤五：基站根据当前标签的位置，调整标签组别或者重新指定组长标签；

步骤六：服务器根据基站上传的标签位置和状态数据，测绘工作人员活动图，并监控其状态是否存在异常。

标签组内以及标签与基站之间使用了基于超宽带信号的数据通信方法，在基站、服务器与监控中心之间使用了基于光纤和Wi-Fi的数据通信方法。