[发明专利]一种矿下人员定位装置及方法

权利要求书

1.一种矿下人员定位装置，包括5G信号塔、UWB基站、标签以及移动终端，其特征在于：

所述5G信号塔包括波束扫描模块，5G信号塔进行两次扫描，分别测出所需要的UWB基站以及所需要的BD；

所述标签包括环境反向散射模块、编码模块以及调制模块，环境反向散射模块通过检测接收由UWB基站所发出的射频信号，然后产生相同频率的载波信号；编码模块处理标签的ID信息、接收信号的时间以及在空间的位置信息，调制模块将处理后的标签的ID信息、接收信号的时间以及在空间的位置信息调制到载波上；

所述移动终端包括射频接收模块、解调模块、解码模块、定位计算模块、电源模块；射频接收模块接收由标签通过环境反向散射所发出的射频信号，解调模块恢复信号中标签的ID信息、接收信号的时间以及在空间的位置信息，解码模块将接收到的信号进行解码获得标签的ID信息、接收信号的时间以及标签在空间中的位置信息；定位计算模块对移动终端所测得的标签ID信息以及空间位置信息进行估计，得到移动终端在空间中的位置坐标，进而实现终端的空间定位。电源模块为移动终端提供稳定的工作电源。

2.根据权利要求1所述的一种矿下人员定位装置的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步:5G信号塔进行一级扫描，确定需要定位的区域以及负责该区域的UWB基站：

第二步:5G信号塔进行二级扫描，确定定位区域所需要的标签BD；

第三步:UWB基站发射射频信号至标签BD；

第四步：标签进行环境反向散射：BD₁、BD₂、BD₃、BD₄接收到由UWB基站发出的信号后，再通过环境反向散射将自身的ID、位置信息以及接受信息的时间传送到终端T；

设终端T的坐标为(X，Y，Z)并且BD₁、BD₂、BD₃、BD₄的坐标分别为(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)、(x₃，y₃，z₃)、(x₄，y₄，z₄)；此时BD₁、BD₂、BD₃、BD₄到终端T的距离分别为d₁，d₂，d₃，d₄；并且可以采用到达时间差法估算出时BD₁、BD₂、BD₃、BD₄到终端T的距离d₁，d₂，d₃，d₄；

第五步：对移动终端T的三维定位，结合BD₁、BD₂、BD₃、BD₄到终端的距离以及四个BD的具体坐标可以求出终端T的具体位置；

假设上面矩阵为A*B＝C，其中然后求解A的逆矩阵，再把逆矩阵同时乘以等式两边，求得终端T的具体坐标(X，Y，Z)。