[發(fā)明專利]一種二維的定位系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610007706.X
• 申請(qǐng)日: 2016-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN105676177A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 褚忠彪;張展睿;鄭永德;廉吉德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)春東煤高技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S5/04
• 分類號(hào): G01S5/04
• 代理公司: 北京國(guó)智京通知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11501
• 代理人: 孫文彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種二維的定位系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前的人員定位產(chǎn)品多采用無線射頻(RFID)和基于場(chǎng)強(qiáng)的ZigBee 技術(shù)，從原理上來說只是解決在信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)有和沒有的問題，因此極 易受到礦井下電磁干擾等復(fù)雜條件的限制，無法真正實(shí)現(xiàn)井下定位信號(hào)的 全覆蓋，能夠?qū)崿F(xiàn)的定位只屬于區(qū)域定位。雖然有些定位產(chǎn)品通過漏瀉電 纜或WIFI等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了所謂的定位信號(hào)全覆蓋，但定位誤差都非常大， 基本上都要大于10米，因此，這樣的定位精度不是真正意義上的精確定 位，無法滿足市場(chǎng)上各行業(yè)對(duì)精確定位的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)礦井 下作業(yè)人員或設(shè)備在二維空間上的精確定位，在定位精度上實(shí)現(xiàn)誤差小于 3米，性能上相對(duì)于現(xiàn)有產(chǎn)品有大幅度提升的二維的定位系統(tǒng)。

一種二維定位系統(tǒng)，包括：

上位機(jī)，用于根據(jù)讀卡器的固定位置以及讀卡器發(fā)送的信息來實(shí)現(xiàn)標(biāo) 識(shí)卡的線性定位；同時(shí)記錄下標(biāo)識(shí)卡的位置信息并以圖形的方式顯示將其 顯示出來；

讀卡器，與所述上位機(jī)通過CAN總線或以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)有線的數(shù)據(jù)通訊； 用于將自己所在區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)識(shí)卡信息收集上來進(jìn)行處理后發(fā)給上位 機(jī)，并將上位機(jī)的發(fā)送的指令傳達(dá)給標(biāo)識(shí)卡；

標(biāo)識(shí)卡，與所述讀卡器通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線的數(shù)據(jù)連接；用于 通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)向讀卡器發(fā)送指令和從讀卡器接收指令的時(shí)間 差來計(jì)算標(biāo)識(shí)卡與讀卡器之間的距離，并將該距離信息發(fā)送給讀卡器。

進(jìn)一步地，如上所述的二維定位系統(tǒng)，所述讀卡器包括第一MCU模塊、 與MCU模塊連接的激活電路模塊，所述激活電路模塊用于通過125K載波 信號(hào)與該讀卡器所在區(qū)域內(nèi)的所有標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，以控制標(biāo)識(shí)卡進(jìn)入激 活、休眠或高頻發(fā)送定位信息狀態(tài)。

進(jìn)一步地，如上所述的二維定位系統(tǒng)，所述讀卡器包括與第一MCU模 塊連接的2.4GHz高頻接收模塊、125KHz低頻接收模塊，所述高頻接收模 塊用于與讀卡器所在區(qū)域內(nèi)30米以上距離的標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行通信；所述低頻 接收模塊用于與讀卡器所在區(qū)域內(nèi)小于30米距離的標(biāo)識(shí)卡進(jìn)行通信。

進(jìn)一步地，如上所述的二維定位系統(tǒng)，所述讀卡器包括與第一MCU模 塊連接的聲光報(bào)警電路模塊、紅外遙控、液晶顯示電路模塊、串行存儲(chǔ)模 塊、FSK/CAN模塊、網(wǎng)絡(luò)接口電路模塊。

進(jìn)一步地，如上所述的二維定位系統(tǒng)，所述讀卡器包括3.3V電源模塊 和5V電源模塊；其中，3.3V電源模塊為第一MCU模塊、串行存儲(chǔ)模塊、 FSK/CAN模塊、網(wǎng)絡(luò)接口電路模塊、高頻接收模塊、低頻接收模塊、紅外 遙控、液晶顯示電路模塊提供電能，5V電源模塊為聲光報(bào)警電路模塊提供 電能。

進(jìn)一步地，如上所述的二維定位系統(tǒng)，所述標(biāo)識(shí)卡包括第二MCU模塊、 與第二MCU模塊連接的低頻喚醒電路模塊；所述低頻喚醒電路模塊與讀卡 器的激活電路模塊相對(duì)應(yīng)，用于通過125K載波信號(hào)與讀卡器進(jìn)行聯(lián)絡(luò)， 以接收和執(zhí)行讀卡器發(fā)出的激活、休眠或高頻發(fā)送定位信息的控制命令。

進(jìn)一步地，如上所述的二維定位系統(tǒng)，所述標(biāo)識(shí)卡包括與第二MCU模 塊連接的LED燈電路、馬達(dá)控制電路模塊、電源模塊；所述電源模塊為L(zhǎng)ED 燈電路、馬達(dá)控制電路模塊、低頻喚醒電路模塊提供電能。

本發(fā)明將信號(hào)飛行時(shí)間(TOF)計(jì)算距離的概念引入礦井作業(yè)人員的 定位系統(tǒng)，從而提供了能夠精確定位的二維的定位系統(tǒng)。現(xiàn)有的定位技術(shù) 屬于區(qū)域定位，而本申請(qǐng)則屬于精確定位，區(qū)域定位指的是能確定標(biāo)識(shí)卡進(jìn) 入了幾百米或上千米區(qū)域內(nèi)，但在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的具體位置是不確定的，而本 申請(qǐng)的精確定位能將標(biāo)識(shí)卡的位置信息鎖定在3米以內(nèi)，在某些特定的區(qū)域 還可以將位置信息精確到厘米。相對(duì)于幾百到上千米的區(qū)域，定位精度提高 了幾百甚至上千倍。現(xiàn)有的讀卡器所能覆蓋的信號(hào)范圍只有30多米，空曠的 環(huán)境下也不足100米，本申請(qǐng)中所用的讀卡器空曠環(huán)境下的信號(hào)覆蓋范圍是 1000米以上，在巷道內(nèi)也能達(dá)到400米以上。所以在信號(hào)全覆蓋的情況下讀 卡器的安裝成本將會(huì)降低80％以上。

附圖說明

圖1為發(fā)明二維的定位系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明定位計(jì)算示意圖；

圖3為本發(fā)明讀卡器結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明標(biāo)識(shí)卡結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式