[發明專利]一種基于線性調頻擴頻無線通信技術的井下定位系統

在審

• 申請號: 201410128259.4
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103905996A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 王俊年;龔明;錢瞻
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: H04W4/04
• 分類號: H04W4/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于礦井安全監控設備技術領域，涉及一種基于線性調頻擴頻無線通信技術的井下定位系統。

背景技術

目前，國家對煤礦安全生產的要求越來越高，建立可靠實用的煤礦井下人員定位系統，對改善煤礦的安全生產管理有著重要的現實意義。由于礦井下環境復雜惡劣，工作于井下的定位系統必然要受到各種電磁干擾，況且井下信號不穩定甚至沒有信號，傳輸距離遠，現有的井下定位系統還是不能可靠的保證事故發生時，通知工作人員及時逃離危險區域和及時實行搶救，這嚴重威脅著井下工作人員的生命安全，對于事故通信不暢，造成井下損失，也給我國經濟造成嚴重的損害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于線性調頻擴頻無線通信技術的井下定位系統，解決了現有的井下定位裝置在定位精度方面不足，定位裝置復雜且信號存在不穩定的問題。

本發明所采用的技術方案是包括地面控制中心，地面控制中心采用CAN總線連接地面網關，地面網關采用CAN總線連接井下網關，井下網關通過無線信號分別連接定位基站和移動標簽。

本發明的特點還在于井下網關包括第一微處理器模塊，第一微處理器模塊電路連接第一無線通信模塊，第一微處理器模塊和第一無線通信模塊分別連接第一電源模塊。定位基站由數據采集模塊、第二微處理器模塊、第二無線通信模塊及第二電源模塊構成，數據采集模塊通過串行接口與第二微處理器模塊連接，第二微處理器模塊通過SPI協議的接口與第二無線通信模塊連接，數據采集模塊、第二微處理器模塊和第二無線通信模塊分別連接第二電源模塊。定位基站或移動標簽的內部芯片電路連接為：線性調頻擴頻芯片U₁的TXA管腳1與TXB管腳2之間連接電感L1，TXA管腳1依次通過電感L3和電容C1與RXA管腳3相連，TXB管腳2依次通過電感L4和電容C2與RXB管腳4相連，RXA管腳3和RXB管腳4之間連接電感L2，TXA管腳1和TXB管腳2分別連接平衡/不平衡變換器的管腳1，RXA管腳3和RXB管腳4分別連接平衡/不平衡變換器的管腳4，平衡/不平衡變換器的管腳5和管腳6接地，平衡/不平衡變換器管腳2通過電感L5連接VCC電源，平衡/不平衡變換器管腳2通過電容C3接地，平衡/不平衡變換器管腳3連接帶通濾波器的管腳2，帶通濾波器的管腳4和管腳1接地，帶通濾波器的管腳3連接天線，線性調頻擴頻芯片U1中的SPI通信發送端SPITXD連接功率放大芯片U₂的輸入端、SPI通信的接收端SPIRXD連接功率放大芯片U₃的輸入端，功率放大芯片U₂、功率放大芯片U₃的輸出端分別連接主控芯片U₀的SPI協議的發送端和接收端，性調頻擴頻芯片U₁的SPI協議的時鐘信號端SPISSN與SPICLK端口分別與主控芯片U₀的SPI協議的時鐘信號SPISSN與SPICLK端連接。電感L₁、L₂取值為5.6納亨，電感L₃、L₄取值為2.7納亨，電容C₁、C₂取值為5.6皮法，電感L₅為4.7納亨，電容C₃為15皮法。

本發明的有益效果是井下定位精度高，系統結構簡單，信號穩定。

附圖說明

圖1是本發明的基于線性調頻擴頻技術的井下定位系統示意圖；

圖2是本發明井下網關模塊結構示意圖；

圖3是本發明定位基站模塊結構示意圖；

圖4為本發明的定位基站或移動標簽的芯片連接圖；

圖5為nanoPAN5375射頻模塊中的芯片原理圖；

圖6為信號功率放大芯片74HC245芯片原理圖；

圖7為電源線路原理圖；

圖8為電源3.3V轉換電路圖；

圖9為電源2.5V轉換電路圖；

圖10射頻內部結構電路圖。

圖中，1.地面控制中心，2.地面網關，3.井下網關，4.定位基站，5.移動標簽，6.平衡/不平衡變換器，7.帶通濾波器，8.天線，31.第一微處理器模塊，32.第一無線通信模塊，33.第一電源模塊，41.數據采集模塊，42.第二微處理器模塊，43.第二無線通信模塊，44.第二電源模塊。

具體實施方式

結合附圖和具體實施方式對本發明進行說明。