[發明專利]一種基于多源融合的井下人員定位系統及方法

有效

• 申請號: 201811541976.4
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN111323745B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王鵬;李宗偉;王翀;姜孟馮;巫海東;王剛;葉蘭
• 申請（專利權）人: 中安智訊（北京）信息科技有限公司
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02;G01S5/14;G01C21/16
• 代理公司: 北京智行陽光知識產權代理事務所(普通合伙) 11738
• 代理人: 黃錦陽

1.一種基于多源融合的井下人員定位系統，其特征在于，包括地面監控中心(1)、上層終端(2)、通信主干網(3)、網關節點(4)、總線(5)、定位錨節點(6)、移動節點(7)和位置信標(8)；

所述地面監控中心(1)為一臺計算機或者服務器，或是多臺計算機或服務器組成的計算機網絡，地面監控中心(1)從通信主干網(3)接收從井下發來的定位數據包，處理定位數據包；

所述上層終端(2)為一種處在遠地的監控中心，通過Internet網絡與地面監控中心(1)連接，獲取實時定位數據；

所述通信主干網(3)為礦井已有的負責井上井下通信的主干網絡，或專門為本系統搭建的通信網絡；

所述總線(5)負責將錨節點(6)連接至網關節點(4)；

所述網關節點(4)將總線(5)信號轉換為通信主干網(3)的傳輸信號；

所述定位錨節點(6)通過總線(5)和網關節點(4)連接至通信主干網(3)，定位錨節點(6)包括近距離無線通信單元(9)、總線傳輸單元(10)、遠距離窄帶無線通信單元(11)、控制單元(12)和供電單元(13)；

所述位置信標(8)為藍牙信標，周期性廣播帶有其位置信息的無線信號，為移動節點進行慣性導航定位的累積誤差修正提供準確的位置信息

所述移動節點(7)由A、B兩個設備組成，移動節點組成設備A包括近距離無線通信單元A(14)、藍牙通信單元A(15)、遠距離窄帶無線通信單元A(16)、控制單元A(17)和供電單元A(18)；移動節點組成設備B由慣性導航單元(19)、控制單元B(20)、藍牙通信單元B(21)和供電單元B(22)組成；

一種基于多源融合的井下人員定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)：將定位錨節點(6)固定在巷道側壁或巷道頂部，移動節點(7)放置在井下人員身上，其移動節點組成設備A佩戴方式任意，移動節點組成設備B固定于井下人員足部；

步驟2)：移動節點(7)處在定位錨節點(6)近距離無線通信覆蓋之內時，移動節點(7)使用具有較大通信帶寬的近距離無線通信方式與定位錨節點(6)進行通信；

步驟3)：移動節點(7)處在近距離無線通信覆蓋之外時，使用遠距離窄帶通信與定位錨節點(6)進行通信，遠距離窄帶通信使用在非視距條件下實現長達數公里的遠距離通信；

步驟4)：位置信標(8)布設在井下需要進行慣性導航精確定位的巷道內，將位置信標根據慣性導航定位誤差修正的需要在巷道內進行布設；

步驟5)：移動節點(7)在定位錨節點(6)近距離無線通信覆蓋范圍之內時，默認關閉遠距離窄帶無線通信和慣性導航定位，將移動節點(7)和定位錨節點(6)使用近距離無線通信方式進行電磁波測距，實現一維粗定位，近距離無線通信具有較大通信帶寬，在井口等人員集中位置，實現并發識別多個移動節點，保證不漏卡；移動節點(7)處在定位錨節點(6)近距離無線通信覆蓋范圍之外時，移動節點(7)自動切換為慣性導航定位，打開藍牙通信，將移動節點組成設備B的慣性導航定位數據通過藍牙發送到移動節點組成設備A，移動節點組成設備A使用遠距離窄帶無線通信將定位數據傳輸至定位錨節點(6)；

步驟6)：移動節點(7)在定位錨節點(6)近距離無線通信覆蓋范圍之內時，地面監控中心(1)可以發送定位切換指令至移動節點(7)，使其從電磁波一維粗定位切換至慣性導航高精度定位，打開藍牙通信，將移動節點組成設備B的慣性導航定位數據通過藍牙發送到移動節點組成設備A，移動節點組成設備A使用遠距離窄帶無線通信將定位數據傳輸至定位錨節點(6)。

2.如權利要求1所述的一種基于多源融合的井下人員定位系統，其特征在于，步驟1)中定位錨節點(6)布設在井口、工作面等人員聚集區域和井下大巷等人員經常經過的區域。

3.如權利要求2所述的一種基于多源融合的井下人員定位系統，其特征在于，采用電磁波一維粗定位與慣導高精度定位相結合的方式，根據需要，不需要高精度定位的區域使用電磁波一維粗定位，以節省移動節點的電量消耗，需要高精度的定位的區域使用慣性導航高精度定位，在定位錨節點(6)近距離無線通信覆蓋范圍之內需要使用慣性導航高精度定位的位置安裝位置信標(8)，移動節點(7)接收到此位置信標(8)的信號時，切換定位方式為慣性導航高精度定位。

4.如權利要求3所述的一種基于多源融合的井下人員定位系統，其特征在于，當移動節點(7)處在定位錨節點(6)近距離無線通信和遠距離窄帶無線通信均不能覆蓋的位置時，移動節點(7)將存儲自己的慣性導航定位數據，待移動節點(7)進入錨節點(6)無線通信覆蓋范圍內時，將存儲的慣性導航定位數據發送給定位錨節點(6)，保障移動節點(7)在井下定位軌跡的完整。