[發明專利]適于煤礦人員精確定位的手持儀和定位方法

有效

• 申請號: 202011331930.7
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112367704B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 汪正東;林權威;房宏
• 申請（專利權）人: 南京沃旭通訊科技有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W4/80
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 陳月菊

本發明公開了一種適于煤礦人員精確定位的手持儀，包括外殼、電源、電壓轉換電路、UWB射頻芯片、功率放大器、UWB信號收發天線、微控制器、藍牙通信模塊、藍牙信號收發天線和觸控顯示屏。本發明提供三種工作模式，以適應不同情形下的搜救需求，通過有效結合三種工作模式，實現對標簽/基站的精確定位，利于對礦井下人員進行搜救；同時，結合藍牙通訊模塊，對標簽/基站進行參數配置、運行管理和固件更新，除了便于日常管理之外，更可以在搜救過程中通過合理設置每個標簽的工作模式以提高對其他標簽的定位精度，減少標簽用電量。

技術領域

本發明涉及煤礦場景定位技術領域，具體而言涉及一種適于煤礦人員精確定位的手持儀和定位方法。

背景技術

針對目前煤礦人員定位系統，市場上99％以上的方案都采用UWB技術，這套系統中包含幾個設備角色，分別是定位標識卡、定位基站和位置解算引擎。該系統主要用于對人員位置進行監控，在日常的運行中，通過位置實現考勤記錄、危險區域人員出入管理等功能；當發生險情時，救援人員可通過該系統了解被困人員的位置，并進行搜救。

然而當險情發生時，很有可能定位基站或者通信網絡被損壞，此時位置解算引擎由于無法接收到正常的位置報文，無法解算得到人員位置。因此，目前亟需提供一種手持設備，便于搜救人員攜帶入井，在脫離網絡、基站的情況下，對礦井下的人員進行搜救。專利號為CN204347278U的發明中提出了一種基于精確無線測距的搜救設備，在搜救人員到達事故現場之后，可以根據被定位的工作人員最后出現的大致位置，對在這個工作區域的所有人員進行測距。然而該搜救設備仍存在以下問題：

第一，只能對區域范圍內的人員標簽進行識別，并不能對搜索到的標簽/基站進行管理。

第二，搜救模式單一。遇到基站損壞時，搜救功能無法實現；遇到定位標識卡較多時，漏卡率較高。

第三，精度不足。現有市場上的搜救儀都是結合煤礦定位的上一代技術，如zigbee、RFID、BLE等，本身這些技術主要進行區域存在性檢測或者基于信號強度實現的距離推算，測距誤差高達幾十米。

發明內容

本發明針對現有技術中的不足，提供一種適于煤礦人員精確定位的手持儀和定位方法，提供三種工作模式，以適應不同情形下的搜救需求，通過有效結合三種工作模式，實現對標簽/基站的精確定位，利于對礦井下人員進行搜救；同時，結合藍牙通訊模塊，對標簽/基站進行參數配置、運行管理和固件更新，除了便于日常管理之外，更可以在搜救過程中通過合理設置每個標簽的工作模式以提高對其他標簽的定位精度，減少標簽用電量。

為達成上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種適于煤礦人員精確定位的手持儀，所述手持儀包括外殼、電源、電壓轉換電路、UWB射頻芯片、功率放大器、信號放大器、UWB信號收發天線、微控制器和觸控顯示屏；

所述外殼內設置有電池艙，電源安裝在電池艙內，所述電源通過電壓轉換電路分別與微控制器、UWB射頻芯片、功率放大器、UWB信號收發天線和觸控顯示屏電連接，提供其正常工作所需電壓；

所述觸控顯示屏用于輸入外部控制指令和顯示定位到的標簽和基站信息；

所述微控制器與UWB射頻芯片耦合連接，根據外部輸入的控制指令切換UWB射頻芯片的工作模式，所述UWB射頻芯片通過功率放大器、信號放大器分兩條通道與UWB信號收發天線連接，定期廣播發送測距信息或者接收標簽/基站發送的測距報文；所述微控制器內安裝有位置解析引擎，用于解析UWB射頻芯片接收到的測距報文，獲取標簽/基站的相關信息以及標簽/基站與手持儀的距離值；

所述UWB射頻芯片的工作模式包括以下三種：

(1)模擬基站工作模式，UWB射頻芯片接收標簽發送的Poll報文，返回Resp報文，并接收標簽反饋的Final報文，發送至微處理器，經微處理器內的位置解析引擎或者基站對應的定位引擎解析得到UWB射頻芯片和標簽之間的距離值；