[發明專利]基于壓縮感知TOA特征信號指紋庫的分布式定位方法

有效

• 申請號: 201810201741.4
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108519577B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 田子建;劉真真
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于壓縮感知TOA特征信號指紋庫的礦井分布式定位方法，其特征在于，所述的定位方法包括前期的離線階段和在線定位階段；

離線階段：

將各巷道定位區域離散網格化，在井下各巷道的分布式定位計算機建立每個網格編號與TOA特征信號之間相對應的指紋庫，利用網格點j發射的無線電信號到達參考節點i的TOA特征值建立離線測量矩陣；

在線定位階段：

所述的在線定位階段包括粗定位過程和精定位過程：

(1)粗定位過程：

目標節點所在巷道區域的分布式定位計算機根據參考節點實時采集到的TOA特征信號，利用TOA特征信號進行節點連通性訓練數據，與指紋庫中的特征值進行查表比對，鎖定目標區域網格索引集；

(2)精定位過程：

分布式定位計算機根據參考節點實時采集的待定位目標節點的TOA特征信號，利用壓縮感知方法進行降維、重構定位，解算得到目標網格索引，同時將計算出的目標節點位置信息通過礦井信息傳輸主干網絡傳送到地面管理工作站，供地面管理工作站調度及其他上層應用軟件使用。

2.根據權利要求1所述一種基于壓縮感知TOA特征信號指紋庫的礦井分布式定位方法，其特征在于，所述的離線階段離線TOA特征信號指紋庫，由網格點的網格編號，網格點發射的無線電信號到達參考節點的TOA特征信號值和網格點坐標組成，即離線TOA特征信號指紋庫表示為(j；t_i，j；x_j；y_j)，i＝1,2...M,j＝1,2...N，其中M表示巷道定位區域內設置的參考節點總數，N表示巷道定位區域劃分的離散網格總數。

3.根據權利要求1所述一種基于壓縮感知TOA特征信號指紋庫的礦井分布式定位方法，其特征在于，所述的離線階段離線測量矩陣，由各網格點與參考節點之間的TOA特征信號值組成，巷道定位區域內網格點的總數為N，巷道定位區域內設置的參考節點總數為M，采集所有參考節點與網格點之間的TOA值，得到一個M×N維的離線測量矩陣Φ，即

其中t_i,j表示網格點j發射的無線電信號到達參考節點i的離線TOA值。

4.根據權利要求1所述一種基于壓縮感知TOA特征信號指紋庫的礦井分布式定位方法，其特征在于，所述的在線定位階段的粗定位過程中目標區域網格索引集，由井下定位計算機根據能夠接收到待定位目標節點發射的無線電信號的參考節點i的TOA特征值與離線指紋庫中參考節點i與各網格點之間的離線TOA值比對得到。

5.根據權利要求1所述一種基于壓縮感知TOA特征信號指紋庫的礦井分布式定位方法，其特征在于，所述的在線定位階段的精定位過程中目標網格索引，由參考節點實時采集的待定位目標節點的M×1維TOA特征信號向量y_M×1和離線測量矩陣Φ通過壓縮感知信號恢復方法得到。

6.一種采用如權利要求1所述的基于壓縮感知TOA特征信號指紋庫的礦井分布式定位方法的裝置，其特征在于，所述離線階段各網格點發射無線電信號，根據無線電信號到達參考節點的TOA特征值，得到網格點與TOA特征值之間相對應的離線TOA特征信號指紋庫；所述離線測量矩陣由各網格點發射無線電信號到達參考節點的TOA值設計；所述粗定位過程是井下定位計算機根據能夠接收到待定位目標節點發射的無線電信號的參考節點i的TOA特征值與離線指紋庫中參考節點i與各網格點之間的離線TOA值進行比較，確定數值相近的網格點集合，在定位過程中起到確定目標網格索引集的作用；所述精定位過程通過離線測量矩陣Φ和實時TOA特征信號向量y_M×1利用壓縮感知恢復方法得到目標網格索引，而網格索引一旦確定，即可得出目標的最終定位結果；由此，分布式礦井定位方法簡化分布式定位計算機的算法復雜度，降低功耗，達到電池供電的低功耗要求。