[發(fā)明專利]基于定向天線的井下定位方法

在審

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• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103702417A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設計）人: 余禮明;林凡;黃建青
• 申請（專利權）人: 廣州杰賽科技股份有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S5/02
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術領域

本發(fā)明涉及井下定位技術領域，尤其涉及一種基于定向天線的井下定位方法。

背景技術

隨著國民經濟和城市建設的發(fā)展，城市地面活動空間顯得日趨狹小，城市基礎設施建設逐步向地下空間發(fā)展，例如：城市供水和供電系統(tǒng)鋪設在地下，地下鐵路及地下公交車的日益普及等等。地下空間的深入利用隨即帶來一系列問題，井下隧道工作人員的通信及定位是其中的關鍵。隧道建設在地下5～20m的范圍內，且根據(jù)施工方法、管線資源的不同，同一隧道的深度、截面均有所不同。因此在一般條件下，電信運營商的無線信號無法穿透土層進入隧道，而且由于截面不均，走向復雜，一般的對講機等設備使用也受到諸多限制。因此，隧道的運行維護人員在井下隧道中常常處于與外界隔絕的狀態(tài)，無法及時獲取外部信息，也無法及時回傳自己在隧道內的工作發(fā)現(xiàn)。而且，一旦發(fā)生緊急情況，也無法及時通知外界，告知自身位置獲取救援。因此，開發(fā)有效的井下人員定位系統(tǒng)，意義重大。

目前存在的井下人員定位方法主要有兩種，一是在隧道內鋪設漏泄電纜，并在電纜上集成定位器，隧道工作人員攜帶相應的射頻卡，通過射頻卡與定位器通信的方式進行定位。二是在隧道內架設多個無線基站，并在系統(tǒng)中錄入隧道內各個位置的位置指紋信息，隧道工作人員攜帶的移動終端接收無線基站發(fā)出的信號，通過比較接收到的信號和系統(tǒng)中的位置指紋信息，從而獲得移動終端的位置。

在隧道內鋪設漏泄電纜的方式具有如下缺點：泄漏電纜的傳輸損耗大，僅適用于覆蓋要求高而均勻的場景；由于整個是一個串聯(lián)系統(tǒng)，在隧道比較長的情況下，放大器需要串聯(lián)使用，系統(tǒng)噪聲比較高，降低了信號的可靠性；如果泄露電纜長度較長，其信號衰減明顯，使用成本大幅上升。通過位置指紋技術進行定位的方式具有如下缺點：無線基站架設完畢后，需要在場景內記錄各個空間的位置指紋（信號強度等），耗費大量人力；由于空間中可能出現(xiàn)其它信號，同一空間的信號指紋容易受到干擾，影響定位精度；無線基站出現(xiàn)故障時，附近空間的信號指紋會發(fā)生變化，無法進行定位。

發(fā)明內容

基于此，本發(fā)明提供了一種基于定向天線的井下定位方法。

一種基于定向天線的井下定位方法，包括以下步驟：

各個無線基站通過一對定向天線在井下隧道內廣播消息；

如果井下隧道內的移動終端偵聽到一條消息，則將移動終端已偵聽到的各條消息發(fā)送至廣播該條消息的無線基站；

根據(jù)移動終端已偵聽到的各條消息，識別出與移動終端距離最小的兩個無線基站；

識別出的兩個無線基站發(fā)出包含自身位置信息的信號；

移動終端偵聽到包含位置信息的信號，計算與兩個無線基站的距離，并對移動終端的位置進行定位。

與一般技術相比，本發(fā)明基于定向天線的井下定位方法中，無線基站配備了定向天線，結合井下隧道狹長的特點，提高了信號的輻射利用率，具有低成本的優(yōu)勢。在相同發(fā)射功率的情況下，相比于采用全向天線，采用定向天線的無線基站信號增益更大，傳輸距離遠，因此所需設立的無線基站數(shù)量減少。并且，本發(fā)明可將移動終端的位置縮小到兩個相鄰無線基站之間的區(qū)域，使得位置判別更加精確。在進行井下人員精確定位時，更經濟、更簡單和更可靠，可適用于井下定位、隧道定位和室內定位等領域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于定向天線的井下定位方法的流程示意圖。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明所采取的技術手段及取得的效果，下面結合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明的技術方案，進行清楚和完整的描述。

請參閱圖1，為本發(fā)明基于定向天線的井下定位方法的流程示意圖。

一種基于定向天線的井下定位方法，包括以下步驟：

S101各個無線基站通過一對定向天線在井下隧道內廣播消息；

S102如果井下隧道內的移動終端偵聽到一條消息，則將移動終端已偵聽到的各條消息發(fā)送至廣播該條消息的無線基站；

S103根據(jù)移動終端已偵聽到的各條消息，識別出與移動終端距離最小的兩個無線基站；

S104識別出的兩個無線基站發(fā)出包含自身位置信息的信號；

S105移動終端偵聽到包含位置信息的信號，計算與兩個無線基站的距離，并對移動終端的位置進行定位。

在井下隧道內廣播消息之前，在井下隧道內安裝若干個無線基站；其中，相鄰無線基站之間具有方向相對的定向天線。優(yōu)選的，相鄰無線基站之間距離相等。