[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

说明书

本发明公开了一种多频无源标签的煤矿井下无源定位系统及方法，属于煤矿井下监控领域。包括井下定位终端，定位无源定位微基站，无源定位无源标签，以及井上定位服务器；所述的井下无源定位微基站可以安装在巷道、综采工作面等地，定位终端可由于人员或井下设备携带，定位终端的位置即为井下人员或者设备的位置；所述的井上定位服务器对采集的到无源标签号、RSSI、频率、相位信息进行处理，并根据已知无源标签所处的位置和处理后的信息进行运算，能够得到定位终端所在的位置。使用无源标签的频率，相位、RSSI信息作为监测手段，用来判断定位终端的位置，其设备简单，易部署，系统的本部低廉，定位准确度高。

技术领域

本发明涉及一种煤矿井下无源定位系统及方法，尤其适用于煤矿井下使用的一种多频无源标签的煤矿井下无源定位系统及方法，属于煤矿井下监控领域。

背景技术

煤矿井下人员定位系统是煤矿安全生产管理体系的重要组成部分，在煤矿生产调度管理、安全管理和事故应急救援中发挥着重要作用。煤矿井下人员定位系统主要是对井下被定位人员进行监查式管理，实时监测井下人员位置的动态分布，为井下生产作业情况以及考勤管理提供数据支持。而当事故发生时，可以根据井下人员的实时位置进行有效的疏散和撤离救援，有助于进一步提升救援的成功率。然后现在的井下定位系统，其定位基站多为电源供电，在发生灾害时，煤矿系统会主动切断井下电能输送，导致现有的定位系统无法用于灾后场景，因此，需要一种可以用于多场景的无源的井下定位系统。

发明内容

针对现有技术的不足之处，提供一种多频无源标签的煤矿井下无源定位系统及方法，利用无源标签构造定位构建定位无源定位微基站，使用无源标签的频率、相位、信号强度等信息，作为估计人员位置的依据，特别适用于由于环境不利理想，特殊情况下需要临时获得位置信息以及灾后切断供电电源等场景。

为实现上述技术目的本发明的一种多频无源标签的煤矿井下无源定位系统，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。

一种多频无源标签的煤矿井下无源定位方法，其步骤如下：

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：