[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于可見(jiàn)光雙向通訊的礦下定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510024943.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104601237A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳宇廷;章起豪;曾日盛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 陳宇廷
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/116
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/116;H04W4/02
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可見(jiàn)光通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于可見(jiàn)光雙向通訊的礦下定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

使用可見(jiàn)光的無(wú)線通信技術(shù)近年來(lái)逐漸受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注，尤其是隨著發(fā)光二極管（Light?Emitting?Diode，簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)ED）之類(lèi)的發(fā)光元件的照明設(shè)備的廣泛使用，利用半導(dǎo)體LED?在實(shí)現(xiàn)照明的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋的可行性研究正在許多相關(guān)企業(yè)中進(jìn)行。可見(jiàn)，光通信與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線局域網(wǎng)以及電力線通信系統(tǒng)相結(jié)合的通信方式也在探討當(dāng)中。

現(xiàn)有的礦井定位系統(tǒng)以現(xiàn)代無(wú)線電編碼通訊技術(shù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代無(wú)線電波通訊技術(shù)中的信令技術(shù)及無(wú)線發(fā)射接收技術(shù)，但無(wú)線通信會(huì)產(chǎn)生輻射，容易產(chǎn)生電火花，由于井下復(fù)雜的空氣條件，小小的電火花也可能會(huì)導(dǎo)致不可想象的可怕后果，這不僅會(huì)給礦井帶來(lái)?yè)p失甚至有可能威脅到人的生命安全；另外，現(xiàn)有礦下定位系統(tǒng)需要在礦工身上攜帶一個(gè)可見(jiàn)光發(fā)射器，而發(fā)射器由電池驅(qū)動(dòng)，若電池沒(méi)電時(shí)則無(wú)法進(jìn)行定位，若配備額外電池則增加了使用復(fù)雜度。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于可見(jiàn)光雙向通訊的礦下定位系統(tǒng)及方法，旨在通過(guò)本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的能耗高、設(shè)備復(fù)雜程度及安全性低的缺陷。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于可見(jiàn)光雙向通訊的礦下定位系統(tǒng)，用于對(duì)巷道內(nèi)礦下作業(yè)的礦工進(jìn)行實(shí)時(shí)定位操作，其中，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在同一裝置上的巷道燈發(fā)射端和光信號(hào)接收端、設(shè)置在另一裝置上的光信號(hào)反射端、以及定位服務(wù)器端；

所述巷道燈發(fā)射端，包括多個(gè)設(shè)置在巷道頂部的LED巷道燈，用于以第一入射角發(fā)射帶有巷道燈地址信息的光信號(hào)；

所述光信號(hào)反射端，設(shè)置在所述礦工的礦帽上帶有礦工識(shí)別唯一標(biāo)識(shí)，用于接收所述巷道燈發(fā)射端發(fā)射的光信號(hào)，并以第二入射角反射帶有確認(rèn)礦工識(shí)別唯一標(biāo)識(shí)的光信號(hào)；

所述光信號(hào)接收端，用于接收所述光信號(hào)反射端反射的帶有確認(rèn)礦工識(shí)別唯一標(biāo)識(shí)的光信號(hào)，并向定位服務(wù)器端發(fā)送帶有所述巷道燈地址信息和確認(rèn)礦工識(shí)別唯一標(biāo)識(shí)的光信號(hào)；

所述定位服務(wù)器端，用于接收所述光信號(hào)接收端的光信號(hào)并根據(jù)所述光信號(hào)的信息對(duì)礦工進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。

所述的基于可見(jiàn)光雙向通訊的礦下定位系統(tǒng)，其中，所述第二入射角與第一入射角相等。

所述的基于可見(jiàn)光雙向通訊的礦下定位系統(tǒng)，其中，所述巷道燈發(fā)射端包括依次相連的信息編碼模塊、發(fā)射模塊、調(diào)制模塊、信號(hào)放大模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、以及LED光源模塊；

所述信息編碼模塊用于對(duì)待發(fā)送的巷道燈地址信息進(jìn)行預(yù)先編碼操作，所述發(fā)射模塊用于將編碼后的巷道燈地址信息以光信號(hào)形式發(fā)出，所述調(diào)制模塊用于將所述發(fā)射模塊發(fā)送的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制得到調(diào)制信號(hào)，所述信號(hào)放大模塊用于將所述調(diào)制信號(hào)進(jìn)行放大處理得到放大信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)模塊用于根據(jù)所述放大信號(hào)驅(qū)動(dòng)LED光源模塊進(jìn)行發(fā)光，所述LED光源模塊用于向另一裝置以第一入射角發(fā)送帶有巷道燈地址信息的光信號(hào)；

所述光信號(hào)反射端包括依次相連的第一光電轉(zhuǎn)換模塊、第一解調(diào)模塊、微控制器模塊、以及反射模塊；

所述第一光電轉(zhuǎn)換模塊用于接收所述LED光源模塊發(fā)出的光信號(hào)并將所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)，所述第一解調(diào)模塊用于將所述第一電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到第一解調(diào)信號(hào)，所述微控制器模塊用于根據(jù)所述第一解調(diào)信號(hào)的信息控制反射模塊進(jìn)行光反射操作，所述反射模塊用于以第二入射角反射帶有確認(rèn)礦工識(shí)別唯一標(biāo)識(shí)的發(fā)射光信號(hào)、并將所述反射光信號(hào)發(fā)送至第二光電轉(zhuǎn)換模塊；所述第二入射角與第一入射角相等；

所述光信號(hào)接收端包括依次相連的第二光電轉(zhuǎn)換模塊、以及第二解調(diào)模塊；

所述第二光電轉(zhuǎn)換模塊用于接收所述反射模塊的發(fā)射光信號(hào)并將處理后的帶有所述巷道燈地址信息和確認(rèn)礦工識(shí)別唯一標(biāo)識(shí)的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)；所述第二解調(diào)模塊用于將所述第二光電轉(zhuǎn)換模塊輸出的第二電信號(hào)進(jìn)行解調(diào)得到第二解調(diào)信號(hào)；?

所述定位服務(wù)器端包括依次相連的解碼模塊、定位模塊和輸出模塊；

所述解碼模塊用于對(duì)所述第二解調(diào)信號(hào)進(jìn)行巷道燈地址解碼得到解碼信息，所述定位模塊用于根據(jù)解碼信息按照一預(yù)定算法計(jì)算并定位礦工的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，所述輸出模塊用于實(shí)時(shí)更新定位后的礦工坐標(biāo)信息并進(jìn)行輸出顯示。

所述的基于可見(jiàn)光雙向通訊的礦下定位系統(tǒng)，其中，預(yù)先將每一個(gè)LED巷道燈的地址坐標(biāo)存儲(chǔ)于定位服務(wù)器端。