一种井下定位方法
【专利摘要】本发明公开了一种井下定位方法。它包括以下步骤：S1：在井下隧道内每隔一定距离安装一个定位读头，每个井下人员佩戴一个定位卡；S2：定位卡每隔一定时间向外发射无线定位请求数据；S3：距离定位卡最近的两个定位读头记录接收到的定位请求数据的信号强度值，并将信号强度值发送到控制中心；S4：根据信号强度值计算出定位卡与两个定位读头之间的距离；S5：结合两个定位读头之间的实际距离，通过比例计算，更精确的计算出定位卡与两个定位读头的水平距离；S6：结合定位读头的位置确定井下人员位置。本发明能够准确对井下人员进行定位，提高了定位精度。
【专利说明】一种井下定位方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及位置检测【技术领域】，尤其涉及一种井下定位方法。
【背景技术】
[0002] 井下定位时安全生产的重要措施。多年来人们采用各种方法对井下人员位置进行 检测：一种是根据定位读头确定井下矿工的大概位置，精度受限于定位读头的间距，想要提 升精度需要增加读头数量，不仅增加了成本，也为现场安装带来了麻烦；另一种是根据接收 信号强度的定位算法，在将理论公式转换成实际距离时往往偏差较大，定位精度低，实用性 差。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是克服现有井下定位方法定位精度低，偏差较大的技术问题，提供 了一种井下定位方法，其能够准确对井下人员进行定位，提高了定位精度。
[0004] 为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0005] 本发明的一种井下定位方法，包括以下步骤：
[0006] Sl:在井下隧道内每间隔一定距离安装一个具有无线收发功能的定位读头，并将 定位读头按顺序进行编号，每个井下人员佩戴一个具有无线发射功能的定位卡；
[0007] S2:定位卡每隔一定时间向外发射无线定位请求数据，该定位请求数据被距离定 位卡最近的第η个定位读头和第n+1个定位读头获取，η=1，2, 3,4......;
[0008] S3:定位读头记录接收到的定位请求数据的信号强度值，并将信号强度值发送到 井上的控制中心；
[0009] S4:控制中心将接收到的第n+1个定位读头发送的信号强度值RSSIal和第η个定 \RSSl\-a 位读头发送的信号强度值RSSIbl分别代入公式：g_1〇1〇*"2其中，RSSI为信号 强度值，a为井下隧道实际环境下测得的定位卡距离定位读头1米处时定位读头获取的定 位请求数据的信号强度值，m为井下隧道实际环境下测得的信号传播指数，d为距离值， [0010]由信号强度值RSSIal计算出定位卡与第n+1个定位读头之间的距离A，由信号强 度值RSSIbl计算出定位卡与第η个定位读头之间的距离B ; B
[0011]S5:控制中心根据公式〇//^扣=iV-,其中，offset为定位卡相对于第η个 Α + Β 定位读头的水平偏移距离，N为第η个定位读头与第n+1个定位读头之间的距离，计算出定 位卡相对于第η个定位读头的水平偏移距离C;
[0012] S6 :控制中心根据第η个定位读头的位置以及定位卡相对于第η个定位读头的水 平偏移距离C确定井下人员的位置。
[0013] 在本技术方案中，在井下隧道内每间隔一定距离安装一个具有无线收发功能的定 位读头，每个定位读头的编号及相应的井下位置记录在控制中心的数据库中，每个井下人 员佩戴一个具有无线发射功能的定位卡，每个定位卡具有一个唯一的编号，定位卡发送的 无线定位请求数据中包括由该唯一编号，定位卡的编号及携带该定位卡的井下人员的信息 记录在控制中心的数据库中。
[0014] 定位卡向外发射无线定位请求数据时，会有多个定位读头接收到该定位请求数 据，控制中心选取接收到定位请求数据的信号强度值最大的两个定位读头为该定位卡附近 的两个定位读头。通过本井下定位方法确定定位卡在哪两个相邻的定位读头之间，并计算 出定位卡分别与这两个定位读头之间的水平距离后，控制中心就可以结合这两个定位读头 的位置准确的确定井下人员的位置，检测精度高。
[0015] 作为优选，所述步骤Sl包括以下步骤：在井下隧道内每间隔N米安装一个具有无 线收发功能的定位读头，并将各个定位读头的编号及相应的井下位置记录在控制中心的数 据库中，每个井下人员佩戴一个具有无线发射功能的定位卡，并将各个定位卡的编号及携 带该定位卡的井下人员的信息记录在控制中心的数据库中。
[0016] 作为优选，所述定位卡发送的定位请求数据中带有自身的编号数据，接收到该定 位请求数据的定位读头将该定位请求数据的信号强度值及定位卡编号发送到控制中心。
[0017] 作为优选，所述步骤S6包括以下步骤：根据公式L= (n-l)*N+〇ffset，其中L为 定位卡距离第一个定位读头的距离，计算出井下人员距离第一个定位头的距离，从而确定 井下人员的位置。
[0018] 作为优选，相邻的定位读头两两间进行周期性数据交互，进行一次数据交互时，两 个定位读头分别将得到的信号强度值RSSIcI和RSSIC2发送到控制中心，控制中心将两个 信号强度值RSSIcI和RSSIc2取平均值，并将该平均值以及两个定位读头之间的距离代入 \RSSr\-a ^ ^_IQ_i十算:[iH言号传播指数m，接着将@两个定位i卖头;^旬白勺信号传 播指数更新为该值。
[0019] 通过周期性数据通信实时更新信号传播指数m，使得每次定位计算都有一个更准 确的基准，实时校准无线通讯因环境变化而造成的误差。
[0020] 作为优选，所述步骤S2中确定距离定位卡最近的第η个定位读头和第n+1个定位 读头包括以下步骤：定位卡向外发射无线定位请求数据时，会有多个定位读头接收到该定 位请求数据，控制中心选取发送的信号强度值最大的两个定位读头为距离该定位卡最近的 两个定位读头。
[0021] 本发明的实质性效果是：（1)能够准确对井下人员进行定位，提高了定位精度，减 小了现场安装成本，降低了安装难度。（2)通过周期性数据通信实时更新信号传播指数m， 使得每次定位计算都有一个更准确的基准，实时校准无线通讯因环境变化而造成的误差。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是本发明的一种流程图；
[0023] 图2是本发明的一种检测示意图。
[0024] 图中：1、定位读头，2、定位卡。
【具体实施方式】
[0025] 下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0026] 实施例：本实施例的一种井下定位方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0027] Sl :在井下隧道内每间隔一定距离安装一个具有无线收发功能的定位读头1，并 将定位读头1按顺序进行编号，每个井下人员佩戴一个具有无线发射功能的定位卡2;
[0028]S2:定位卡每隔一定时间向外发射无线定位请求数据，该定位请求数据被距离定 位卡最近的第η个定位读头和第n+1个定位读头获取，η= 1，2, 3,4......;
[0029]S3:定位读头记录接收到的定位请求数据的信号强度值，并将信号强度值发送到 井上的控制中心；
[0030]S4:控制中心将接收到的第n+1个定位读头发送的信号强度值RSSIal和第η个定 \RSSl\-a 位读头发送的信号强度值RSSIbl分别代入公式_ iQ踏"其中，RSSI为信号 强度值，a为井下隧道实际环境下测得的定位卡距离定位读头1米处时定位读头获取的定 位请求数据的信号强度值，m为井下隧道实际环境下测得的信号传播指数，d为距离值，
[0031] 由信号强度值RSSIal计算出定位卡与第n+1个定位读头之间的距离A，由信号强 度值RSSIbl计算出定位卡与第η个定位读头之间的距离B; β
[0032] S5 :控制中心根据公式=/V-;，其中，offset为定位卡相对于第η个 Α + Β 定位读头的水平偏移距离，N为第η个定位读头与第n+1个定位读头之间的距离，计算出定 位卡相对于第η个定位读头的水平偏移距离C;
[0033] 因为根据信号强度值计算得到的距离值A和距离值B误差较大，因此根据距离值A 和距离值B的比例关系以及第η个定位读头与第n+1个定位读头之间的距离的实际距离， 计算出定位卡与第η个定位读头之间的实际水平距离C，该实际水平距离C较准确，从而提 高定位精度。
[0034]S6:控制中心根据第η个定位读头的位置以及定位卡相对于第η个定位读头的水 平偏移距离C确定井下人员的位置。
[0035] 相邻的定位读头两两间进行周期性数据交互，进行一次数据交互时，两个定位读 头分别将得到的信号强度值RSSIcI和RSSIc2发送到控制中心，控制中心将两个信号强 度值RSSIcI和RSSIc2取平均值，并将该平均值以及两个定位读头之间的距离代入公式 \RSSl\-a d_iq1〇%i十制辟樹番微m，髓雛胃+趙齡力、_勺#TH专獅 数更新为该值。通过周期性数据通信实时更新信号传播指数m，使得每次定位计算都有一个 更准确的基准，实时校准无线通讯因环境变化而造成的误差。
[0036]如图2所示，当井下人员位于第η个定位读头和第n+1个定位读头之间时，定位卡 向外发射无线定位请求数据时，会有多个定位读头接收到该定位请求数据，第η个定位读 头和第n+1个定位读头接收到定位请求数据的信号强度值最大，控制中心确定定位卡位于 这两个定位读头之间。通过本井下定位方法计算出定位卡分别与这两个定位读头之间的水 平距离后，控制中心就可以结合这两个定位读头的位置准确的确定井下人员的位置，检测 精度高。
[0037]步骤Sl包括以下步骤：在井下隧道内每间隔N米安装一个具有无线收发功能的定 位读头，相邻的定位读头两两间距相同，并将各个定位读头的编号及相应的井下位置记录 在控制中心的数据库中，每个井下人员佩戴一个具有无线发射功能的定位卡，每个定位卡 具有一个唯一的编号，并将各个定位卡的编号及携带该定位卡的井下人员的信息记录在控 制中心的数据库中。
[0038]定位卡发送的定位请求数据中带有自身的编号数据，接收到该定位请求数据的定 位读头将该定位请求数据的信号强度值及定位卡编号发送到控制中心。
[0039] 步骤S6包括以下步骤：根据公式L= (n_l)*N+offset，其中L为定位卡距离第一 个定位读头的距离，计算出井下人员距离第一个定位头的距离，从而确定井下人员的位置。
[0040] 步骤S2中确定距离定位卡最近的第η个定位读头和第n+1个定位读头包括以下 步骤：定位卡向外发射无线定位请求数据时，会有多个定位读头接收到该定位请求数据，控 制中心选取发送的信号强度值最大的两个定位读头为距离该定位卡最近的两个定位读头。
【权利要求】
1. 一种井下定位方法，其特征在于，包括以下步骤： 51 :在井下隧道内每间隔一定距离安装一个具有无线收发功能的定位读头，并将定位 读头按顺序进行编号，每个井下人员佩戴一个具有无线发射功能的定位卡； 52 :定位卡每隔一定时间向外发射无线定位请求数据，该定位请求数据被距离定位卡 最近的第η个定位读头和第n+1个定位读头获取，η= 1，2, 3,4......; 53 :定位读头记录接收到的定位请求数据的信号强度值，并将信号强度值发送到井上 的控制中心； 54 :控制中心将接收到的第n+1个定位读头发送的信号强度值RSSIal和第η个定位读 \RSSl\-a 头发送的信号强度值RSSIbl分别代入公式_ 1〇u)*/n 其中，RSSI为信号强度 值，a为井下隧道实际环境下测得的定位卡距离定位读头1米处时定位读头获取的定位请 求数据的信号强度值，m为井下隧道实际环境下测得的信号传播指数，d为距离值， 由信号强度值RSSIal计算出定位卡与第n+1个定位读头之间的距离A，由信号强度值RSSIbl计算出定位卡与第η个定位读头之间的距离B; β 55 :控制中心根据公式= ，其中，offset为定位卡相对于第η个定位 读头的水平偏移距离，N为第η个定位读头与第n+1个定位读头之间的距离，计算出定位卡 相对于第η个定位读头的水平偏移距离C; 56 :控制中心根据第η个定位读头的位置以及定位卡相对于第η个定位读头的水平偏 移距离C确定井下人员的位置。
2. 根据权利要求1所述的一种井下定位方法，其特征在于，所述步骤Sl包括以下步骤： 在井下隧道内每间隔N米安装一个具有无线收发功能的定位读头，并将各个定位读头的编 号及相应的井下位置记录在控制中心的数据库中，每个井下人员佩戴一个具有无线发射功 能的定位卡，并将各个定位卡的编号及携带该定位卡的井下人员的信息记录在控制中心的 数据库中。
3. 根据权利要求2所述的一种井下定位方法，其特征在于：所述定位卡发送的定位请 求数据中带有自身的编号数据，接收到该定位请求数据的定位读头将该定位请求数据的信 号强度值及定位卡编号发送到控制中心。
4. 根据权利要求2或3所述的一种井下定位方法，其特征在于，所述步骤S6包括以下 步骤：根据公式L= (n-l)*N+offset,其中L为定位卡距离第一个定位读头的距离，计算出 井下人员距离第一个定位头的距离，从而确定井下人员的位置。
5. 根据权利要求1或2或3所述的一种井下定位方法，其特征在于：相邻的定位读头 两两间进行周期性数据交互，进行一次数据交互时，两个定位读头分别将得到的信号强度 值RSSIcl和RSSIc2发送到控制中心，控制中心将两个信号强度值RSSIcl和RSSIc2取平 \RSSl\-a 均值，并将该平均值以及两个定位读头之间的距离代入公式j_1Q1〇、 计算出 信号传播指数m，接着将这两个定位读头之间的信号传播指数更新为该值。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种井下定位方法，其特征在于，所述步骤S2中确 定距离定位卡最近的第η个定位读头和第n+1个定位读头包括以下步骤：定位卡向外发射 无线定位请求数据时，会有多个定位读头接收到该定位请求数据，控制中心选取发送的信 号强度值最大的两个定位读头为距离该定位卡最近的两个定位读头。
【文档编号】G01S5/02GK104316902SQ201410335966
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】姚纪元, 潘晓将, 陈顺平, 蔡长利 申请人:浙江利尔达物联网技术有限公司