一种煤矿井下辅助运输装置导航定位系统的制作方法

1.本发明涉及煤矿井下定位技术领域，尤其涉及一种煤矿井下辅助运输装置导航定位系统。


背景技术：

2.现有的煤矿井下定位技术，如wifi定位技术、超宽带定位技术和红外定位技术等，这些定位技术都是依据三角测量原理进行定位的，当将这些定位技术用于煤矿井下定位时，会存在定位稳定性差和定位精度差的问题。


技术实现要素：

3.为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的是提供一种煤矿井下辅助运输装置导航定位系统。
4.本发明的技术方案是：一种煤矿井下辅助运输装置导航定位系统，所述定位系统包括：多源定位信号模块，所述多源定位信号模块用于发送具有不同特征的电磁波信号，多源定位信号模块包括n个，n为大于2的正整数，多源定位信号模块安装在煤矿井下，煤矿井下任意空间的不同特征的电磁波信号至少包括2个；移动定位模块，所述移动定位模块包括信号接收组件和动态融合导航定位组件，信号接收组件与动态融合导航定位组件电连接；所述信号接收组件用于接收多源定位信号模块发出的电磁波；所述动态融合导航定位组件在构建定位数据库时用于分析信号接收组件接收到的各电磁波强度和位置坐标间的关联关系，动态融合导航定位组件在执行定位任务时用于将检测到的各电磁波强度与定位数据库中的各电磁波强度相匹配，最匹配的定位数据库中的各电磁波强度所关联的位置坐标即为定位结果。
5.进一步地，所述移动定位模块还包括：惯性定位组件，所述惯性定位组件用于对移动定位模块加速度进行两次积分，并以信号接收组件接收到的电磁波特征所定位的位置坐标作为初始位置，结合初始值和移动定位模块加速度进行两次积分值计算移动定位模块当前位置坐标，惯性定位模块与动态融合导航定位组件电连接；如果执行定位任务时各电磁波强度与定位数据库中的各电磁波强度相匹配数量大于1，则所述动态融合导航定位组件还用于比较当前电磁波特征所定位的位置坐标与惯性定位组件计算的位置坐标，取与惯性定位组件计算的位置坐标最接近的定位数据库中的电磁波强度所对应的位置坐标作为定位结果。
6.进一步地，所述移动定位模块还包括：地图构建组件，所述地图构建组件用于根据移动定位模块重复观测到的环境特征定位自身位置，地图构建组件与动态融合导航定位组件电连接。
7.进一步地，所述多源定位信号模块发送的电磁波特征包括频率。
8.进一步地，所述多源定位信号模块发送的电磁波特征还包括序列。
9.进一步地，所述移动定位模块还包括：滤波组件，所述滤波组件用于过信号接收组件接收到的电磁波信号中的噪声，信号接收组件与动态融合导航定位组件通过滤波组件电连接。
10.优选地，所述滤波组件过滤移动定位模块接收到的电磁波信号中的噪声的方法为：s01、连续采样电磁波信号m次形成一个采样序列，把采样序列中的采样值按大小排列取，取中间值为本采样序列的有效值，执行下一采样序列采样直到信号中断，m为奇数；s02、把步骤s01中连续的o个采样序列有效值看成一个队列，队列的长度固定为o，按先进先出原则每次采样到一个新数据放入队尾，扔掉原来队首的一次数据，把队列中的o个数据进行算术平均运算得到有效信号。
11.优选地，所述步骤s01采用冒泡法排序采样序列。
12.本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明利用带有不同发射信号特征的多源定位信号模块，并使煤矿井下任意空间的不同特征的电磁波信号至少包括2个，从而在煤矿巷道空间中制造出带有不同电磁波分布特征的空间，定位前通过移动定位模块将煤矿井下空间中的电磁波强度与位置坐标相关联得到定位数据库，移动定位模块在进行定位时将检测到的各电磁波强度与定位数据库中的各电磁波强度相匹配，从而得到定位结果。本发明定位时不受煤矿矿井壁遮挡影响，只要电磁波能够到达的地方都能进行定位，定位稳定性更高；并且电磁波在空间中的分布特征是在多径效应叠加后的特点，因此定位结果不受多径效应影响，定位精度高。
附图说明
13.图1为本发明的示意图；图2为本发明的结构框图。
具体实施方式
14.下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：现有技术用于煤矿井下定位时定位稳定性差和定位精度差的原因主要在于以下两点：一、煤矿矿井形状弯曲复杂，造成定位信号容易被遮挡，三角定位技术经常失效，从而使得定位稳定性差；二、煤矿矿井井壁形状复杂，使得电磁波容易在井下反射形成多个分量，使原信号失真，造成了受多径效应严重的问题，从而使得定位精度差。
15.为了解决现有的三角定位技术定位稳定性差和定位精度差的问题，参考图1至图2，本实施例采用了一种煤矿井下辅助运输装置导航定位系统，所述定位系统包括：多源定位信号模块2，所述多源定位信号模块2用于发送具有不同特征的电磁波信号，多源定位信号模块2包括n个，n为大于2的正整数，多源定位信号模块2安装在煤矿井下1，煤矿井下1任意空间的不同特征的电磁波信号至少包括2个；移动定位模块3，所述移动定位模块3包括信号接收组件3-1和动态融合导航定位组件3-5，信号接收组件3-1与动态融合导航定位组件3-5电连接；
所述信号接收组件3-1用于接收多源定位信号模块2发出的电磁波；所述动态融合导航定位组件3-5在构建定位数据库时用于分析信号接收组件3-1接收到的各电磁波强度和位置坐标间的关联关系，动态融合导航定位组件3-5在执行定位任务时用于将检测到的各电磁波强度与定位数据库中的各电磁波强度相匹配，最匹配的定位数据库中的各电磁波强度所关联的位置坐标即为定位结果。
16.使用时，利用带有不同发射信号特征的多源定位信号模块2，并使煤矿井下1任意空间的不同特征的电磁波信号至少包括2个，从而在煤矿巷道空间中制造出带有不同电磁波分布特征的空间，定位前通过移动定位模块3将煤矿井下1空间中的电磁波强度与位置坐标相关联得到定位数据库，移动定位模块3在进行定位时将检测到的各电磁波强度与定位数据库中的各电磁波强度相匹配，从而得到定位结果。本发明定位时不受煤矿矿井壁遮挡影响，只要电磁波能够到达的地方都能进行定位，定位稳定性更高；并且电磁波在空间中的分布特征是在多径效应叠加后的特点，因此定位结果不受多径效应影响，定位精度高。
17.由于电磁波分布特征在某几个点上是可能接近的，这可能会导致本定位方法定位结果错误。
18.为了解决这个问题，在本实施例中进一步地，所述移动定位模块3还包括：惯性定位组件3-2，所述惯性定位组件3-2用于对移动定位模块3加速度进行两次积分，并以信号接收组件3-1接收到的电磁波特征所定位的位置坐标作为初始位置，结合初始值和移动定位模块3加速度进行两次积分值计算移动定位模块3当前位置坐标，惯性定位模块与动态融合导航定位组件3-5电连接；如果执行定位任务时各电磁波强度与定位数据库中的各电磁波强度相匹配数量大于1，则所述动态融合导航定位组件3-5还用于比较当前电磁波特征所定位的位置坐标与惯性定位组件3-2计算的位置坐标，取与惯性定位组件3-2计算的位置坐标最接近的定位数据库中的电磁波强度所对应的位置坐标作为定位结果。
19.利用惯性定位组件3-2进行航迹推算，从而推算出移动定位模块3在每个时刻的位置坐标，由于移动定位模块3在空间中的运动是连续的，利用这个原理，可以得将与惯性定位组件3-2推算位置坐标离得远的点排出，从而避免了定位数据库内包括多匹配点的问题。
20.为了更直观的显示移动定位模块3所处位置，在本实施例中进一步地，所述移动定位模块3还包括：地图构建组件3-3，所述地图构建组件3-3用于根据移动定位模块3重复观测到的环境特征定位自身位置，地图构建组件3-3与动态融合导航定位组件3-5电连接。
21.进一步地，所述多源定位信号模块2发送的电磁波特征包括频率。
22.通过频率区分不同多源定位信号模块2发出的电磁波。
23.为了区分多源定位信号模块2发出的电磁波和环境噪声电磁波，在本实施例中进一步地，所述多源定位信号模块2发送的电磁波特征还包括序列。
24.井下由于矿层等因素，使得井下地磁环境复杂，从而导致接收到的电磁波噪声较大，难以提取其中的特征。
25.为解决上述问题，在本实施例中进一步地，所述移动定位模块3还包括：滤波组件3-4，所述滤波组件3-4用于过信号接收组件3-1接收到的电磁波信号中的噪声，信号接收组件3-1与动态融合导航定位组件3-5通过滤波组件3-4电连接。
26.井下电磁波噪声主要包含了井下金属、电缆线、可控硅和变压器等产生电火花所导致的脉冲型噪声，还有电磁波在矿井中多次反射等所产生的随机噪声。
27.为了解决这个问题，优选地，所述滤波组件3-4过滤移动定位模块3接收到的电磁波信号中的噪声的方法为：s01、连续采样电磁波信号m次形成一个采样序列，把采样序列中的采样值按大小排列取，取中间值为本采样序列的有效值，执行下一采样序列采样直到信号中断，m为奇数；s02、把步骤s01中连续的o个采样序列有效值看成一个队列，队列的长度固定为o，按先进先出原则每次采样到一个新数据放入队尾，扔掉原来队首的一次数据，把队列中的o个数据进行算术平均运算得到有效信号。
28.这里，通过步骤s01滤除极大和极小的脉冲式噪声，然后通过步骤s02滤除随机噪声，并且滤波速度快，保证了滤波的实时性。
29.为了提升数据排序的效率，在本实施例中优选地，所述步骤s01采用冒泡法排序采样序列。
30.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。