[發(fā)明專利]地下礦區(qū)人員定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710158721.9
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN108627800A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳志豪;施安存;段靖遠(yuǎn);孫悅;尹方元;王馨蘭;曹磊;喬家勝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: G01S5/10
• 分類號: G01S5/10
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種地下礦區(qū)人員定位系統(tǒng)，包括多個(gè)定位信號發(fā)射接收模塊，每一該模塊包括：包含一礦燈的發(fā)射單元，用于發(fā)射具有調(diào)制信號的光波，每一個(gè)具有調(diào)制信號的光波彼此調(diào)制信號不同；一接收單元，用于接收用戶終端的位置信息，并將該信息傳輸至中央控制模塊；用戶終端，由若干用戶手持或穿戴，每一個(gè)用戶終端包括：一移動接收單元，用于接收具有調(diào)制信號的光波，并分析得到最強(qiáng)調(diào)制信號對應(yīng)的礦燈的位置信息；一微慣導(dǎo)單元，用于接收礦燈的位置信息，并以此為基點(diǎn)得到用戶終端的位置信息。本發(fā)明提出的地下礦區(qū)人員定位系統(tǒng)的精度能達(dá)到10cm左右，并具有實(shí)時(shí)通信、最大化無盲區(qū)等優(yōu)點(diǎn)；不僅便于緊急時(shí)刻的救援，同時(shí)可使地下人員的緊急避險(xiǎn)和安全作業(yè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可見光通信技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種地下礦區(qū)人員定位系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著社會對煤礦安全生產(chǎn)工作的重視程度日益提高，煤礦井下人員定位管理以及通信系統(tǒng)成為保證煤礦工作環(huán)境安全性的關(guān)鍵，其所涉及的主要方面體現(xiàn)在煤礦安全生產(chǎn)、緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援等。因此研制一種安全節(jié)能、穩(wěn)定可靠的通信以及定位系統(tǒng)十分必要，其在煤礦安全信息化建設(shè)中逐漸體現(xiàn)出了舉足輕重的作用。

現(xiàn)常用于礦井環(huán)境下人員定位的技術(shù)主要包括有射頻識別技術(shù)(RFID)、超寬帶技術(shù)(UWB)、無線局域網(wǎng)技術(shù)(WLAN)。其中RFID和UWB都是通過射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)井下人員跟蹤或定位的，是礦井下較常用的技術(shù)。RFID最高精度可達(dá)到2～3，但其存在穩(wěn)定性差、數(shù)據(jù)傳輸安全性低、可傳輸距離短的缺點(diǎn)；UWB的最高精度可達(dá)到半米，但是其復(fù)雜程度高、成本高；WLAN的最高精度可達(dá)到1～2，但其復(fù)雜程度較高。以上三種技術(shù)的最大缺點(diǎn)是需要在礦井下重新布局通信線路，整體成本偏高，實(shí)現(xiàn)起來復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

基于以上技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的在于提出一種地下礦區(qū)人員定位系統(tǒng)及方法，用于解決以上技術(shù)問題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出一種地下礦區(qū)人員定位系統(tǒng)，包括用戶終端、中央控制模塊和多個(gè)定位信號發(fā)射接收模塊，其中：

多個(gè)定位信號發(fā)射接收模塊，位于地下礦區(qū)的不同位置，每一個(gè)定位信號發(fā)射接收模塊包括：

一發(fā)射單元，包括一礦燈，用于發(fā)射具有調(diào)制信號的光波，每一個(gè)具有調(diào)制信號的光波彼此的調(diào)制信號不同；

一接收單元，用于接收用戶終端的位置信息，并將該用戶終端的位置信息傳輸至中央控制模塊；

用戶終端，由若干用戶手持或穿戴，每一個(gè)用戶終端包括：

一移動接收單元，用于接收具有調(diào)制信號的光波，并分析得到最強(qiáng)調(diào)制信號對應(yīng)的礦燈的位置信息；

一微慣導(dǎo)單元，用于接收礦燈的位置信息，并以此礦燈的位置信息為基點(diǎn)得到用戶終端的位置信息。

進(jìn)一步地，上述接收單元包括：

第一ZigBee接收單元，用于接收用戶終端的位置信息并傳輸至第二放大電路；

第二放大電路，用于對用戶終端的位置信息進(jìn)行信號放大，并將放大后的用戶終端的位置信息傳輸至第二處理器；

第二處理器，用于對信號放大后的用戶終端的位置信息進(jìn)行去噪處理。

進(jìn)一步地，上述移動接收單元包括：

第一處理器，用于接收具有調(diào)制信號的光波，并將該光波轉(zhuǎn)換成電信號傳輸至第一放大電路，還用于接收并分析放大后的電信號，得到最強(qiáng)調(diào)制信號對應(yīng)的礦燈的位置信息；

第一放大電路，用于放大具有調(diào)制信號的光波轉(zhuǎn)換成的電信號，并將放大后的電信號反饋至第一處理器。

進(jìn)一步地，上述第一處理器包括：