[发明专利]基于多节点接力式时钟同步的封闭空间定位系统和方法

摘要

本发明涉及一种基于多节点接力式时钟同步的封闭空间定位系统和方法，属于封闭空间内对目标终端精确定位技术领域。该系统包括每个封闭空间小区由以太网相连的一根或多根电缆、多个定位节点、多个定位终端、一个兼容WIFI协议的接入点，一个井下网络交换机组成的小区定位网络、地面控制中心；该定位节点基于ToA同步算法进行全网同步以实现定位；该方法使用ToA方法检测两个定位节点之间的距离，此距离信息被前一个节点用于同步下一个节点，各节点依次接力连接下一个定位节点从而达到大型定位网络的全网同步。本发明解决了封闭空间大型定位网络缺乏时钟同步而导致系统容量受限的问题，特别适应于特殊环境封闭空间内多移动目标的精确定位。

主权项

1.一种基于多节点接力式时钟同步的封闭空间定位系统，应用于矿井下封闭空间中，封闭空间具有一个或多个独立的封闭空间小区，该系统包括：每个封闭空间小区由以太网相连的一根或多根电缆、多个发射宽带定位信号的定位节点、多个定位终端、一个兼容WIFI协议的接入点，一个井下网络交换机组成的小区定位网络，还包括各小区定位网络通过以太网相连的地面控制中心；其特征在于，所述电缆至少包括一根封闭空间纵向设置的井下供电电缆线，用于安装定位节点，进行三维目标定位；根据封闭空间小区横向距离的大小，还横向设置一根或多根安装定位节点的定位电缆；所述多个发射宽带定位信号的定位节点，安装在封闭空间井下供电电缆线和定位电缆上，沿电缆线方向呈一维线性等间距排列；该定位节点排列间距能保证信号传输距离覆盖整个封闭空间，定位节点坐标已知并且有相应唯一的ID号码，用于发射扩频码信号并基于ToA的同步算法进行全网同步以实现定位；所述多个定位终端，每个定位终端通过无线能接收3～5个定位节点发射的扩频码信号，用于计算到达时间和间隔距离，解调出定位节点坐标，从而计算出定位终端自身定位坐标；并实时将定位坐标信息通过以太网络上传到控制中心；定位终端安装在小区内需要定位的移动目标上；所述一个兼容WIFI协议的接入点，设置在封闭小区适当位置，用于能接收到该小区所有定位终端发送的坐标信号；所述井下网络交换机，设置在与一维线性分布的小区定位节点中最末端的节点处，并通过以太网分别与该小区各节点、地面控制中心相连接；井下网络交换机用于将接收到的该小区所有定位终端坐标发送到地面控制中心；设置在地面上的控制中心，用于存储所有定位终端的坐标信息，管理定位网络，以图形界面的方式展示井下终端位置。