一种基于UWB技术DS-TWR的井下精确定位方位判定方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111970760A(43)申请公布日2020.11.20(21)申请号202011142017.2(22)申请日2020.10.23(71)申请人南京北路智控科技股份有限公司地址211161江苏省南京市江宁滨江经济开发区宝象路50号(72)发明人金勇连振中申志磊(74)专利代理机构南京九致知识产权代理事务所(普通合伙)32307代理人韩莲(51)Int.Cl.H04W64/00(2009.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于UWB技术DS-TWR的井下精确定位方位判定方法及系统(57)摘要本发明属于UWB技术的矿井精确定位领域，涉及一种基于UWB技术DS‑TWR的井下精确定位方位判定方法及系统，包括，标签与全向定位天线A进行双边双向测距；全向定位天线A将标签相对A天线的距离发送给定位基站；全向定位天线B通过监听标签和全向定位天线B所绑定的全向定位天线A之间的无线数据，计算出标签的方位后将标签的方位发送给定位基站；定位基站依据标签的距离和方位来定位该标签相对该定位基站的位置信息，并将该标签相对该定位基站的位置信息上报给地面服务器；地面服务器依据该定位基站的绝对位置以及该标签相对该定位基站的位置定位标签的绝对位置。本申请的技术方案能实现定位覆盖无盲区，且能进行高精度、高实时性定位。CN111970760ACN111970760A权利要求书1/2页1.一种基于UWB技术DS-TWR的井下精确定位方位判定方法，其特征在于，包括，沿巷道铺设若干个定位单元，以保证定位单元能全面覆盖所期待定位的巷道，并配置每个定位单元的覆盖范围；其中定位单元包括全向定位天线A和全向定位天线B，全向定位天线A与全向定位天线B之间距离固定；每个定位单元中的全向定位天线B上电自动绑定全向定位天线A，即全向定位天线B记录全向定位天线A的地址和信号从全向定位天线B到全向定位天线A的飞行时间Tfab；标签与全向定位天线A进行双边双向测距；全向定位天线A将标签相对A天线的距离发送给定位基站；全向定位天线B通过监听标签和全向定位天线B所绑定的全向定位天线A之间的无线数据，计算出标签的方位后将标签的方位发送给定位基站；定位基站依据标签的距离和方位来定位该标签相对该定位基站的位置信息，并将该标签相对该定位基站的位置信息上报给地面服务器；地面服务器依据该定位基站的绝对位置以及该标签相对该定位基站的位置定位标签的绝对位置。2.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术DS-TWR的井下精确定位方位判定方法，其特征在于，全向定位天线A与全向定位天线B之间距离不大于20米。3.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术DS-TWR的井下精确定位方位判定方法，其特征在于，全向定位天线B记录全向定位天线A的地址和信号从全向定位天线B到全向定位天线A的飞行时间Tfab包括：将上电后的全向定位天线B视为一个标签，对该标签和该标签附近的全向定位天线A进行双边双向测距；获取该全向定位天线B到全向定位天线A的距离后，若该距离在每个定位单元中全向定位天线A与全向定位天线B之间的约定距离范围以内，则该全向定位天线B记录该全向定位天线A的地址，然后该全向定位天线B监听发向该全向定位天线A地址的UWB数据，且该全向定位天线B监听该全向定位天线A发出的UWB数据。4.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术DS-TWR的井下精确定位方位判定方法，其特征在于，标签与全向定位天线A进行双边双向测距包括：标签未进入任一定位单元覆盖范围或超出任一定位单元覆盖范围后，每间隔一个测距周期广播一帧Poll数据包，搜索附近的定位单元；定位单元中的全向定位天线A收到Poll数据包延时约定时间后，向该标签回复Resp数据包，Resp数据包中携带全向定位天线A收到Poll数据包时的时间戳和发送Resp数据包时的时间戳，以及该全向定位天线A对应的定位单元的覆盖范围；标签收到Resp数据包后，标签根据发送Poll数据包时的时间戳和收到Resp数据包时的时间戳，以及各全向定位天线A收到Poll数据包时的时间戳和发送Resp数据包时的时间戳，计算出标签到各全向定位天线A的信号飞行时间。5.根据权利要求1或4所述的一种基于UWB技术DS-TWR的井下精确定位方位判定方法，其特征在于，还包括，标签计算出距离各全向定位天线A的距离后，再依据各全向定位天线A回复的Resp数据包中携带的该全向定位天线A所对应的定位单元覆盖范围，判断该标签自身是否超出各定位单元的覆盖范围；如果标签仅处于一个定位单元的覆盖范围，则只向该定位单元的全向定位天线A回复单播Final数据包，并且下个测距周期到时仅向该定位单元的全向定位天线A发送单播Poll2CN11197076