[發(fā)明專利]物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下基于證人節(jié)點(diǎn)的礦井運(yùn)動(dòng)目標(biāo)增強(qiáng)定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510037300.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN104540101B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡青松;丁一珊;曹燦;楊剛;張申;吳立新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué);山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司
• 主分類號(hào): H04W4/021
• 分類號(hào): H04W4/021;G01S5/12
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

一種物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下基于證人節(jié)點(diǎn)的礦井運(yùn)動(dòng)目標(biāo)增強(qiáng)定位方法，屬于礦井運(yùn)動(dòng)目標(biāo)增強(qiáng)定位方法。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在巷道中行進(jìn)，現(xiàn)有井下定位系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行定位，得到初始定位坐標(biāo)點(diǎn)tp(i)；然后，將初始定位坐標(biāo)點(diǎn)tp(i)投影到巷道中線上，得到投影點(diǎn)tp'(i)，利用物聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)，搜索到投影點(diǎn)tp'(i)的距離在最大通信距離范圍內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)；最后，將感知節(jié)點(diǎn)作為證人節(jié)點(diǎn)，通過證人節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)定位方法對(duì)得到的初始定位坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行修正，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的定位精度。該方法在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)定位系統(tǒng)與感知節(jié)點(diǎn)的有效結(jié)合，在不改變礦井下原有定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化升級(jí)，提高運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位精度，具有很好的實(shí)用性和易用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種礦井運(yùn)動(dòng)目標(biāo)增強(qiáng)定位方法，特別是一種物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下基于證人節(jié)點(diǎn)的礦井運(yùn)動(dòng)目標(biāo)增強(qiáng)定位方法。

背景技術(shù)

煤礦井下的特殊環(huán)境使得無線信號(hào)的傳播存在嚴(yán)重的非視距和多徑衰落現(xiàn)象，進(jìn)而制約著常規(guī)定位技術(shù)在井下使用時(shí)的定位精度。

根據(jù)定位過程中是否需要測量距離，可以將定位算法分成測距和非測距兩大類。基于非測距的算法雖然實(shí)現(xiàn)簡單，但定位精度不高，而且多數(shù)算法不適用于井下狹長的巷道環(huán)境，如質(zhì)心算法、dv-hop算法等。基于測距的算法在煤礦井下定位中應(yīng)用較多，其中基于RSSI的定位算法因其原理簡單、硬件實(shí)現(xiàn)容易等優(yōu)勢應(yīng)用最為廣泛。但是煤礦巷道中信號(hào)的衰落極不規(guī)律，難以建立合適的信號(hào)衰減模型，致使基于RSSI的定位算法精度不高且精度隨著時(shí)間而變化；其它基于測距的常用算法，例如DOA、TOA等，需要高精度的硬件設(shè)備配合，并且受多種條件影響，定位精度不理想或者價(jià)格昂貴。

可見，單純基于現(xiàn)有定位算法的礦井定位系統(tǒng)難以滿足礦井安全生產(chǎn)對(duì)定位精度的要求。隨著礦山物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，煤礦井下將會(huì)部署大量不同功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，對(duì)煤礦環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)感知、監(jiān)測、預(yù)警等。在物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下，不同節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)物-物相連和信息互通是其基本功能，可以讓這些感知節(jié)點(diǎn)為定位系統(tǒng)提供輔助服務(wù)；同時(shí)，地面的物聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)管理著整個(gè)礦井的設(shè)備，數(shù)據(jù)庫中存有這些設(shè)備和傳感器的安裝位置，平臺(tái)可以協(xié)調(diào)這些非定位系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)為井下定位提供幫助。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下基于證人節(jié)點(diǎn)的礦井運(yùn)動(dòng)目標(biāo)增強(qiáng)定位方法，實(shí)現(xiàn)在不替代已有定位系統(tǒng)基礎(chǔ)上提高定位精度。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)增強(qiáng)定位方法：運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在巷道中行進(jìn)，現(xiàn)有井下定位系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行定位，得到初始定位坐標(biāo)點(diǎn)tp(i)；然后，將初始定位坐標(biāo)點(diǎn)tp(i)投影到巷道中線上，得到投影點(diǎn)tp'(i)，利用物聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)，搜索到投影點(diǎn)tp'(i)的距離在最大通信距離范圍內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)；最后，將感知節(jié)點(diǎn)作為證人節(jié)點(diǎn)，通過證人節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)定位方法對(duì)得到的初始定位坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行修正，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的定位精度；具體步驟如下：

(1)移動(dòng)目標(biāo)在巷道行進(jìn)的過程中與井下定位系統(tǒng)進(jìn)行通信，通過井下定位算法得到初始定位坐標(biāo)點(diǎn)tp(i)；

(2)將初始定位坐標(biāo)點(diǎn)tp(i)投影到巷道中線上，得到投影點(diǎn)tp'(i)；

(3)已知感知節(jié)點(diǎn)最大發(fā)射功率p_max，得到感知節(jié)點(diǎn)最大搜索半徑d_max；

(4)利用物聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)，搜索到投影點(diǎn)的距離在最大通信距離范圍即最大搜索半徑d_max內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn)，并記錄感知節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n及感知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；

(5)將感知節(jié)點(diǎn)作為證人節(jié)點(diǎn)，通過證人節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)定位方法對(duì)得到的初始定位坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行修正，得到最終定位坐標(biāo)點(diǎn)rp(i)。

所述的證人節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)定位方法步驟如下：

步驟1:判斷感知節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n滿足下列哪種條件；