[實用新型]自愈式精確定位分站

有效

• 申請號: 201520684867.3
• 申請日: 2015-09-07
• 公開（公告）號: CN205081974U
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發明（設計）人: 張英俊;陸望東;潘理虎;馮向陽;謝斌紅;趙寶金
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S5/06
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

技術領域

本實用新型涉及人員定位技術領域，尤其涉及一種應用于煤礦、工廠等固定環境、高人員密度場景內的安全監控設備，具體為自愈式精確定位分站。

背景技術

目前人員定位系統，定位分站與定位終端之間大都是采用基于2.4G頻段的ZigBee技術，定位分站與定位分站之間采用以太網、CAN或者RS485等通信方式進行手拉手式有線連接，然而使用這種通信結構的定位分站存在著嚴重的缺陷：當人員定位系統應用于復雜惡劣環境時，例如井下，容易發生人員定位系統有線連接中斷的事故，當某一定位分站的有線連接斷開，其有線鏈路之后的所有定位分站都會失去通信能力，所有失去連接的定位分站將無法再進行人員定位，直接造成人員定位系統癱瘓。尤其是當發生嚴重事故時，人員定位系統無法正常工作，救援隊伍無法準確定位事發時工作人員的準確位置，無法及時救援造成人員損傷的嚴重后果。

針對這一缺陷，提供一種自愈式精確定位分站，能夠實現快速恢復定位分站之間的連接、執行精確定位功能。有線連接斷開后，仍能迅速獲得感知區域內的人員信息并及時上報的定位分站，是本領域技術人員亟待解決的問題。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有人員定位分站無線連接斷開之后失去通信能力的的問題，提供一種自愈式精確定位分站，主要應用于煤礦、工廠等固定環境、高人員密度場景內。

為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:

自愈式精確定位分站，包括電源模塊、主板、定位核心、接口板、以太網接口、RS485接口、CAN接口和天線，電源模塊通過電源線路連接主板、定位核心、接口板、以太網、CAN接口和RS485接口；所述主板，為具有鏈路監測功能的處理核心；所述定位核心，為具有提供無線通道及精確測距功能的的無線收發器；所述接口板，包括以太網、RS485和CAN2.0B現場總線核心；所述主板分別與所述定位核心、所述接口板電連接。

所述主板，采用基于高性能ARMCortex-M4內核的MCU為處理核心，內置鏈路監測算法和測距算法。

所述定位核心，采用基于線性調頻（ChirpSpreadSpectrum，CSS）的無線收發器芯片NLSG0501A（nanoLOCTRXTransceiver），經過2.4G的低噪聲放大處理后，為定位分站提供功率連續可調的無線通道。同時，定位核心還具有利用電磁波飛行時間差進行精確定位的測距方式，增加2.4G信號放大處理模塊和基于狹長巷道優化的測距算法，從而保證在距離分站前后2公里范圍內實現誤差小于1米的精確定位。

所述接口板，集成以太網、RS485和CAN2.0B現場總線核心，通過具有2000VAC光電隔離的接口保護模塊，為定位分站提供以太網、CAN和RS485的綜合數據傳輸通道。

根據本實用新型的一個方面，提供了兩路以太網、兩路RS485、兩路CAN總線和2路天線。

自愈式精確人員定位系統：包括服務器即管理PC機、交換機、多個定位分站和多個定位終端，所述定位分站，包括電源模塊、主板、定位核心、接口板、以太網接口、RS485接口、CAN接口和天線，電源模塊通過電源線路分別連接主板、定位核心、接口板、以太網、CAN接口和RS485接口；所述主板為具有鏈路監測功能的處理核心；所述定位核心為具有提供無線通道及精確測距功能的的無線收發器；所述接口板包括以太網、RS485和CAN2.0B現場總線核心；所述主板分別與所述定位核心、所述接口板電連接；

所述定位分站通過以太網以手拉手的方式通過交換機連接至管理PC機上，所述定位核心以線性調頻的方式與所述定位終端建立無線連接。

本實用新型還采用了一種鏈路自愈方法，包括如下步驟：

自愈式精確人員定位系統上電后，定位分站正常工作啟動鏈路監測：主板通過以太網同服務器建立TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協議）連接，開始定時間隔發送鏈路心跳數據包，服務器收到定位分站發出的心跳包后回復心跳回應數據包，定位分站接收到正確的心跳回應數據包即可判斷TCP連接和物理鏈路連接暢通，一旦定位分站超過定時間隔時間沒有接收到心跳包，主板讀取以太網物理層鏈路狀態寄存器標識位，來判斷傳輸介質的連接狀態，如果在設定時間內物理層內部都顯示物理鏈路已斷開，則判斷定位分站失去以太網連接。此時，定位分站啟動無線通道發現和建立流程：定位分站定時通過天線向四周廣播無線鏈路發現數據包，當收到臨近定位分站回應的無線鏈路OK數據包后，將書包緩存并解析，選取其中無線信號最強的臨近定位分站，與之建立無線應急通道，恢復人員定位系統功能。