[发明专利]地磁与RFID 射频结合的井下定位方法

摘要

本发明公开了一种地磁与RFID射频结合的井下定位方法。步骤是：巷道安装RFID射频识别卡、人工磁标，井下人员定位装置中组装信息采集器、地磁传感器；绘制井下巷道图、井下地磁分布图、巷道射频识别卡分布图；井下人员随身携带井下定位装置；巷道内RFID射频识别卡发送带有编号的无线信号，井下定位装置接收无线信号，记录并判断该无线信号强度，进行位置匹配粗计算，并显示井下人员当前位置；井下天然地磁场和人工磁标叠加形成井下磁场，井下定位装置的地磁传感器接收磁场数据，记录并进行位置匹配精计算，同时显示井下人员当前精确位置。本发明在井下发生供电中止或信号中断情况下，可完成井下人员定位导航，且定位精度高。

主权项

1.一种地磁与RFID 射频结合的井下定位方法，按下述步骤进行：步骤1：在巷道特定位置安装RFID 射频识别卡、人工磁标，井下人员携带定位装置，在定位装置中组装射频采集器、地磁测量传感器，具体为：①在一条巷道两个端点、巷道拐点处安装射频发射装置，每个射频发射装置内部安装一个RFID 射频识别卡，RFID 射频识别卡发射数据为射频识别卡编号，巷道内的RFID 射频识别卡信息保存在射频识别数据库中，此数据库结构为射频识别卡编号、点空间位置X坐标、点空间位置Y坐标、点标高；②每条巷道中部每隔5米至30米布置人工磁标，每个人工磁标有单独的磁标编号，人工磁标安放前，应完成人工磁标的磁场特征标定测量，并把人工磁标编号、磁场特征、磁标安装的空间信息即点X坐标、点Y坐标信息保存于井下地磁分布数据库中；③井下人员携带定位装置为小型电子平板接收集成装置，装置嵌入了射频信号采集器电子元件和地磁测量传感器电子元件；步骤2：运用数字绘图平台绘制井下巷道地形分布图、井下地磁分布图、巷道射频识别卡分布图，将生成分布图层转换成相应数据文件，导入井下定位的应用程序的基准图数据库中；井下巷道地形分布图的图层包含巷道长度、坡度、连接方式；井下地磁分布图的图层包含人工磁标空间位置、编码、磁场特征信息；巷道射频识别卡分布图的图层包含射频识别卡发射装置的位置、编码信息；步骤3：井下人员携带定位装置安装井下定位的应用程序，是通过编程语言开发的地磁与RFID 射频结合的井下定位应用程序，应用程序包含有射频信号采集与匹配模块、地磁测量与匹配模块、井下定位分析与显示模块，应用程序可以自动采集无线信号、地磁实时向量，完成井下人员动态定位匹配计算与显示；具体为：①射频信号采集与匹配模块功能是：井下人员随身携带定位装置 的射频采集器，自动采集无线信号后生成数组，导入井下巷道射频发射装置分布属性数据库，进行相关点检索运算；②地磁测量与匹配模块功能是：井下人员随身携带定位装置地磁测量传感器，自动探测行走路线磁场，生成地磁实时向量，导入井下巷道磁场分布属性数据，进行定位匹配运算；③井下定位分析与显示模块功能是：将两种定位方式运算出的定位信息在井下基准图上可视化显示，在井下人员随身携带定位装置显示屏上显示井下基准图，并动态显示人员行走路线及空间位置；步骤4：利用射频信号对井下人员完成定位，定位精度为10米至50米之间，具体为：①巷道RFID 射频识别卡每隔0.5秒至1秒自动发送带有其编号的无线信号，井下人员携带定位装置行走在巷道中；②井下人员携带定位装置射频采集器可接收到若干个射频识别卡无线信号，井下人员携带的定位装置记录并对比若干个无线信号信号强度，认为此次输入信号强度最大的编号S1为井下人员最近点；③设定S1编号为检索关键字段，进行射频识别数据库匹配运算，输出S1编号点空间位置的X坐标、Y坐标和标高，在定位装置显示屏上的井下巷道分布电子地图上S1点附近显示井下人员图标；步骤5：利用地磁信号的井下人员定位为精确定位，定位精度为1米至2米之间，具体为：①巷道中安装的人工磁标与地球天然磁场叠加，共同形成井下磁场，井下人员携带定位装置中的地磁测量传感器连续感应并接收行走过程中井下磁场强度；②井下人员连续行走2米至5米，随身携带定位装置的地磁测量传感器获得一个地磁分布的特征序列，转换为井下人员行走路线地磁实时向量；③设地磁实时向量为数字向量匹配计算特征向量，导入井下地磁分布数据库，进行数字匹配与分析，计算出井下人员当时行走所处精确空间坐标，在定位装置显示屏上的井下巷道分布电子地图上显示井下人员图标。