[發(fā)明專利]基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810574736.8
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN109143212A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙太飛;趙詩雪;屈瑤;張穎;袁慧錚
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G01S11/12
• 分類號: G01S11/12
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 涂秀清

1.基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)，其特征在于，包括主動光源模塊，所述主動光源模塊均勻分布在隧道頂部，所述主動光源模塊發(fā)送下行光信號給逆向光源模塊，所述逆向光源模塊設(shè)置在施工人員的安全帽上，所述逆向光源模塊發(fā)送上行光信號給所述主動光源模塊，所述主動光源模塊還連接數(shù)據(jù)處理中心模塊。

2.如權(quán)利要求1所述的基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)，其特征在于，所述主動光源模塊包括通信接口，所述通信接口的輸入端連接所述數(shù)據(jù)處理中心模塊，所述通信接口的輸出端連接MCU模塊，所述MCU模塊將下行信號處理形成固定頻率的數(shù)字信號傳送給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC輸出端連接LED驅(qū)動電路，所述LED驅(qū)動電路連接LED燈并驅(qū)動LED燈工作，LED燈內(nèi)部設(shè)置有特定頻率光發(fā)射器，所述MCU模塊還與模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC的輸出端連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC的輸入端與光電接收和信號處理模塊的輸出端連接，所述光電接收和信號處理模塊的輸入端用于接收所述逆向光源模塊發(fā)送的上行光信號。

3.如權(quán)利要求2所述的基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)，其特征在于，所述逆向光源模塊包括包括光電探測器，所述光電探測器內(nèi)部包括光電接收電路，所述光電接收電路接收所述LED燈產(chǎn)生的下行光信號，所述光電接收電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC/數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC/數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC連接主控模塊MCU，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC連接逆向驅(qū)動電路，所述逆向驅(qū)動電路控制逆向調(diào)制器，所述逆向調(diào)制器將下行光信號進行調(diào)試并反射給主動光源模塊。

4.如權(quán)利要求3所述的基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)，其特征在于，所述主動光源模塊兼具照明和通信功能。

5.如權(quán)利要求1所述的基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理中心模塊設(shè)置在隧道外部監(jiān)控室，包括與所述主動光源模塊信號連接的無線操作平臺。

6.基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位方法，其特征在于，采用了如權(quán)利要求3所述的基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位系統(tǒng)，具體操作過程包括如下步驟：

步驟1.將施工人員佩戴的安全帽進行個人身份信息記錄，確保每個安全帽有獨特的編號與每位進入隧道的施工人員對應(yīng)，并且將安全帽標(biāo)記為U₁，U₂，…..，Un；

步驟2.從隧道口開始，依次在隧道的頂部均勻安裝主動光源模塊，并標(biāo)記為L₁，L₂，…..，Ln；

步驟3.LED燈內(nèi)部的特定頻率光發(fā)射器發(fā)送的下行光信號給MCU模塊，MCU模塊加上振蕩電路將信號形成有固定頻率f₀的數(shù)字信號傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC將信號處理后發(fā)送給LED驅(qū)動電路，LED驅(qū)動電路控制LED工作，并發(fā)送下行光信號給安裝在施工人員安全帽上的逆向光源模塊；

步驟4.所述逆向模塊接收到固定頻率為f₀的信號時，激活逆向調(diào)制電路，首先將接收到的光信號經(jīng)過光電接收電路轉(zhuǎn)為電信號，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號并發(fā)送給主控模塊MCU，主控模塊MCU對上行源數(shù)據(jù)進行解調(diào)然后在傳送給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路DAC進行轉(zhuǎn)換后，發(fā)送給逆向調(diào)制電路，逆向調(diào)制電路控制逆向調(diào)制器將上行光信號進行二次調(diào)試后發(fā)送給主動光源模塊；

步驟5.主動光源模塊的光電接收模塊將接收到的二次調(diào)試后的信號轉(zhuǎn)換為電信號，信號處理模塊對二次調(diào)制后的信號進行處理，提取出上行鏈路信號；然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC將電信號轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，再發(fā)送給由MCU解調(diào)出上行鏈路數(shù)據(jù)，并通過通信接口發(fā)送給數(shù)據(jù)處理中心模塊，數(shù)據(jù)處理中心模塊收到安全帽上對應(yīng)標(biāo)記U和主動光源模塊標(biāo)記L，從而實現(xiàn)對施工人員的實時定位。

7.如權(quán)利要求6所述的基于可見光逆向調(diào)制技術(shù)的隧道人員定位方法，其特征在于，所述步驟5中數(shù)據(jù)處理中心模塊對施工人員的定時定位時還需判斷：當(dāng)數(shù)據(jù)處理中心模塊先收到主動光源模塊L₁后收到L₂的信息時，則認(rèn)定施工人員進入隧道，則初始化佩戴安全帽的施工人員的位置信息，當(dāng)數(shù)據(jù)處理中心先收到主動光源模塊L₂后收到L₁的信息時，則認(rèn)定工人離開隧道。