[发明专利]井下作业人员超声波定位系统及其定位方法

摘要

井下作业人员超声波定位系统及其定位方法，包括嵌入安全帽的移动终端、巷道中的基站和网络连接的管理中心，管理中心通过网络设定基站参数，基站每隔一段时间通过射频无线通讯信道发射一个脉冲触发信号，并同时发射一个超声波脉冲序列，移动终端记录其收到触发信号时和收到超声波脉冲信号之间的时间间隔，根据已知的超声波传播速度和所记录的时间间隔计算得出移动终端和基站之间的距离；根据不同的载波频率判断信号源方向，移动终端将距离、方向和对应的基站编号，及其本身身份信息通过射频无线通讯信道发送至基站，并由基站传送给管理中心，在管理中心动态显示作业人员位置。本发明定位精度高，可广泛用于事故救援、井下人员调度、监控、考勤等井下作业人员的超声定位。

主权项

1、井下作业人员超声波定位系统，包括嵌入安全帽的移动终端(1)、设置在巷道中的基站(2)和以有线网络进行连接的管理中心(3)，其特征是：所述嵌入安全帽的移动终端(1)以射频通讯模块(13)和天线(14)接收来自基站(2)的射频触发信号，分别传送给多通道超声波脉冲接收模块(12)、数字信号处理模块(19)以及主控制单元(17)，以所述射频触发信号控制多通道超声波脉冲接收模块(12)的时间窗打开和计时器开始计时；以超声波接收换能器(11)接收来自基站(2)的以表征对应基站编号的m序列调制的超声波脉冲序列信号，所述m序列和基站编号一一对应，所述m序列调制的超声波脉冲序列信号传送给多通道超声波脉冲接收模块(12)进行处理和模数变换后以数字信号传送给数字信号处理模块(19)，在所述数字信号处理模块(19)中解调出所述m序列并同时产生计时值，所述主控制单元(17)将所述m序列和计时值以及ID卡(16)读出数据共同传送给射频通讯模块(13)，并通过天线(14)发射；所述基站(2)一路通过网络接口(21)与管理中心(3)交换设置参数和定位数据，另一路通过网络接口(21)连接主控制器(23)，由所述主控制器(23)控制射频通讯模块(22)和天线(27)发射触发信号，并同时控制m序列调制模块(28)输出m序列调制信号至超声波脉冲发射模块(26)；各基站(2)在巷道沿线上位于巷道的顶部进行安置，通过网络连接至管理中心(3)，基站(2)沿巷道的前后方向发射两种不同载波频率的超声波脉冲序列。