[发明专利]一种多频无源标签的煤矿井下无源定位系统及方法

权利要求书

1.一种多频无源标签的煤矿井下无源定位系统，其特征在于：包括布置在井上的定位服务器以及布置在井下的无线接入点、定位终端、无源定位微基站；

其中无源定位微基站包括三个无源定位无源标签，三个无源定位无源标签安装在设有便于在现场安装的金属背板上，无源定位无源标签为无源RFID无源标签，三个无源RFID无源标签之间的摆放间隔小于通信频率的半波长，从而使计算距离时减少由于相位模糊带来的计算误差，无源定位微基站里的三个无源RFID无源标签相当于三个基站，只需要设置一个无源定位微基站就能实现精确定位，每个无源定位无源标签中预设有独立的标示信息的；

无源定位微基站根据需要间隔安装在检测区域的巷道、综采工作面中，每个无源定位微基站由三个无源RFID无源标签组合而成，井下被定位人员随身携带定位终端，被定位人员携带的定位终端采集无源定位微基站上无源标签的CLUSTER、ID、EPC、RSSI信息，以及频率和相位信息，然后通过布置在检测区域的巷道、综采工作面中的无线接入点接收定位终端反馈的信息，利用井下无线传输网络传输至所述的定位服务器，其中无源定位微基站上的无源标签的信息都是预先记录在数据库的；所述定位服务器对所述的无源标签号、RSSI、频率、相位等信息进行处理，进而获得定位终端的位置。

2.一种使用权利要求1所述一种多频无源标签的煤矿井下无源定位系统的多频无源标签的煤矿井下无源定位方法，其特征在于步骤如下：

S101，在安装有无线接入点和基站的井下工作场景中构建无源定位微基站，将定位终端以10厘米为步进间隔，依次测量定位终端距离无源定位微基站10厘米、20厘米，直到5米时无源定位微基站上所有的无源标签信号强度值，利用ElasticNet回归算法建立信号强度值与距离关系的模型：

S102，依托信号强度值与距离关系的模型根据实际的定位精度需要，在定位场景中布置多个无源定位微基站，无源定位微基站的坐标信息存储在定位服务器中，通过定位终端采集来自无源定位微基站内的无源标签存储的CLUSTER、ID、EPC、RSSI、频率和相位信息，定位终端随着被定位人员在布置了无源定位微基站的场景中移动而发射不同频率的信号，信号激活被定位人员周围的无源定位微基站上的无源定位无源标签，获取每个无源定位无源标签的CLUSTER、ID、EPC、RSSI、频率和对应的相位信息；

S103，定位终端在接收到无源定位微基站返回的所有无源标签信息后，将信息传输到定位服务器，并进行处理以增强信号；

S104，计算接收信号最强的无源定位微基站中三个无源定位无源标签反馈的距离信息，利用均值算法，得到滤波后的数据；

S105，将S104所得到的距离进行两两相减，再结合无源定位微基站上无源定位无源标签的坐标信息，利用双曲线方程的基础定义建立定位终端坐标估计方程；

S106，利用最优化算法找到就为定位终端的坐标(x,y)。

3.根据权利要求2所述多频无源标签的煤矿井下无源定位方法，其特征在于信号强度值与距离关系的模型建立过程为：

设无源定位微基站中的三个无源标签，将定位终端以10厘米为步进间隔，依次测量定位终端距离无源定位微基站10厘米、20厘米，直到5米时无源定位微基站上所有的无源标签信号强度值将或的信号强度值汇总如下：

其中下标(1，1)表示定位终端距无源定位微基站间隔10厘米时，无源标签1的信号强度值，其余数值以此类推，

1)建立回归模型如公式(1)所示，

其中，X为信号强度值矩阵，为系数；

2)构建损失函数，构建损失函数如公式(2)所示：

其中n多次测量的次数，α,β为参数，为距离向量；

3)求解最优α,β,根据公式(3)利用寻优算法找到最优的α,β,完成模型建立。

当求解出最优的α,β,后，模型的所有参数已知，只需带入信息信号强度值向量，就可以得到相应的距离。