一种基于多源融合的井下人员定位系统及方法.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CN111323745A(43)申请公布日2020.06.23(21)申请号201811541976.4(22)申请日2018.12.17(71)申请人中安智讯（北京）信息科技有限公司地址100000北京市朝阳区芍药居38号楼-1至5层101内5层5018(72)发明人王鹏李宗伟王翀姜孟冯巫海东王刚叶兰(74)专利代理机构北京智行阳光知识产权代理事务所(普通合伙)11738代理人黄锦阳(51)Int.Cl.G01S5/02(2010.01)G01S5/14(2006.01)G01C21/16(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于多源融合的井下人员定位系统及方法(57)摘要本发明公开了一种基于多源融合的井下人员定位系统及方法，包括地面监控中心、上层终端、通信主干网、网关节点、总线、定位锚节点、位置信标和移动节点，针对煤矿井下人员定位技术精度低、定位盲区多，实现全覆盖成本高等问题，本发明采用电磁波一维粗定位与惯导高精度定位相结合的方法，根据需要，不需要高精度定位的区域使用电磁波粗定位，以节省移动节点的电量消耗，需要高精度定位区域，使用惯性导航高精度定位，上位机软件可以发送定位切换命令给指定的移动节点，需要了解其精确的位置和行走轨迹时，将惯导定位数据传输给定位锚节点，以减小定位误差、提高定位精度，且抗干扰能力强，能够以较低成本实现矿井的无盲区全覆盖。CN111323745ACN111323745A权利要求书1/2页1.一种基于多源融合的井下人员定位系统，其特征在于，包括地面监控中心(1)、上层终端(2)、通信主干网(3)、网关节点(4)、总线(5)、定位锚节点(6)、移动节点(7)和位置信标(8)；所述地面监控中心(1)为一台计算机或者服务器，或是多台计算机或服务器组成的计算机网络，地面监控中心(1)从通信主干网(3)接收从井下发来的定位数据包，处理定位数据包；所述上层终端(2)为一种处在远地的监控中心，通过Internet网络与地面监控中心(1)连接，获取实时定位数据；所述通信主干网(3)为矿井已有的负责井上井下通信的主干网络，或专门为本系统搭建的通信网络；所述总线(5)负责将锚节点(6)连接至网关节点(4)；所述网关节点(4)将总线(5)信号转换为通信主干网(3)的传输信号；所述定位锚节点(6)通过总线(5)和网关节点(4)连接至通信主干网(3)，定位锚节点(6)包括近距离无线通信单元(9)、总线传输单元(10)、远距离窄带无线通信单元(11)、控制单元(12)和供电单元(13)；所述位置信标(8)为蓝牙信标，周期性广播带有其位置信息的无线信号，为移动节点进行惯性导航定位的累积误差修正提供准确的位置信息所述移动节点(7)由A、B两个设备组成，移动节点组成设备A包括近距离无线通信单元A(14)、蓝牙通信单元A(15)、远距离窄带无线通信单元A(16)、控制单元A(17)和供电单元A(18)；移动节点组成设备B由惯性导航单元(19)、控制单元B(20)、蓝牙通信单元B(21)和供电单元B(22)组成。2.一种基于多源融合的井下人员定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：将定位锚节点(6)固定在巷道侧壁或巷道顶部，移动节点(7)放置在井下人员身上，其移动节点组成设备A佩戴方式任意，移动节点组成设备B固定于井下人员足部；步骤2)：移动节点(7)处在定位锚节点(6)近距离无线通信覆盖之内时，移动节点(7)使用具有较大通信带宽的近距离无线通信方式与定位锚节点(6)进行通信；步骤3)：移动节点(7)处在近距离无线通信覆盖之外时，使用远距离窄带通信与定位锚节点(6)进行通信，远距离窄带通信使用在非视距条件下实现长达数公里的远距离通信；步骤4)：位置信标(8)布设在井下需要进行惯性导航精确定位的巷道内，将位置信标根据惯性导航定位误差修正的需要在巷道内进行布设；步骤5)：移动节点(7)在定位锚节点(6)近距离无线通信覆盖范围之内时，默认关闭远距离窄带无线通信和惯性导航定位，将移动节点(7)和定位锚节点(6)使用近距离无线通信方式进行电磁波测距，实现一维粗定位，近距离无线通信具有较大通信带宽，在井口等人员集中位置，实现并发识别多个移动节点，保证不漏卡；移动节点(7)处在定位锚节点(6)近距离无线通信覆盖范围之外时，移动节点(7)自动切换为惯性导航定位，打开蓝牙通信，将移动节点组成设备B的惯性导航定位数据通过蓝牙发送到移动节点组成设备A，移动节点组成设备A使用远距离窄带无线通信将定位数据传输至定位锚节点(6)；步骤6)：移动节点(7)在定位锚节点(6)近距离无线通信覆盖范围之内时，地面监控中心(1)可以发送定位切换指令至移动节点(7)，使