[发明专利]一种矿下人员定位装置及方法

说明书

本发明公开了一种矿下人员定位装置及方法，该装置包括5G信号塔、UWB基站、标签以及移动终端，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：然后让5G信号塔进行二级扫描，确定定位区域所需要的标签BD；然后UWB基站发射射频信号至标签BD；最后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；对移动终端的三维定位，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的具体位置。本发明抗多径衰落能力强，有很强的穿透能力，能提供精准的定位精度，进而实现对井矿人员的精准定位。

技术领域

本发明涉及井矿人员定位技术领域，具体涉及一种结合5G多级扫描、UWB技术以及环 境反向散射的矿下人员定位装置及方法。

背景技术

第五代通信技术(5G)有着低功耗、低延时、万物互联等特点，其中Massive MIMO(大 规模天线技术)是第五代移动通信中提高系统容量和频谱利用率的关键技术，可以降低加性 高斯白噪声和瑞利衰落等负面影响，使数据传输速率能得到极大提高，并且可以使用天线阵 列、波束赋形等技术加大无线信号的覆盖范围，补偿路径损耗。超宽带UWB(UltraWideband) 是一种无线载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。由于UWB系统 发射的功率谱密度可以非常低，几乎被湮灭在各种电磁干扰和噪声中，使其具有功耗低、系 统复杂度低、隐秘性好、截获率低，保密性好等优点，并且抗多径衰落能力强，有很强的穿 透能力，能提供精准的定位精度。

例如专利号201710697495.1的专利，该专利采用的是无源标签与环境反向散射技术相 结合，对室内移动终端进行定位，该方法采用的是无源标签并且与环境反向散射技术相结合， 使其功耗低，节约成本。但是其定位的区域受环境地形等因素的影响，不能在地形比较复杂 的环境下进行人员定位。

综上所述，在周边环境、地形复杂的情况下，可以通过结合5G技术和UWB技术对人员 进行定位，使其具备功耗低、系统复杂度低、隐秘性好、截获率低，保密性好等优点，并且抗多径衰落能力强，有很强的穿透能力，能提供精准的定位精度，进而实现对井矿人员的精准定位。

发明内容

综上所述，克服现有的技术问题，本发明的目的在于通过结合5G多级扫描、UWB技术 以及环境反向散射技术，对井矿中的人员进行精准定位。

为了达到上述目的，本发明采取的方案为：

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；

所述5G信号塔包括波束扫描模块，用于测出所需要的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；所 述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，所述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，所述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；所述定位计算 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；所述电源模块为移动终端提供稳定的工作电源。

本发明还提出一种基于矿下人员定位装置的定位方法，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：