本发明涉及井工矿车辆实时位置识别，更具体的说是涉及一种考虑uwb延迟的井工矿车辆位置实时计算方法及系统。
背景技术：
1、目前井工矿车辆实时位置获取的常规方法，多是沿用uwb人员定位系统，直接使用车载uwb应答标签进行井下车辆的定位。即从井下各个位置的固定安装的uwb定位基站上读取车载的uwb应答标签与各个uwb定位基站的距离，推算作为车辆位置。
2、但由于uwb自身特点以及井下通讯的特点，会产生以下问题：1、uwb定位基站数据刷新间隔通常为900ms左右；2、需要通过井下环网，读取大量uwb定位基站数据，在读到的数据中针对某车辆信息进行搜索、过滤、排序整理，并需要通过井下无线网络接入读取车载传感器数据，整体数据更新延迟可能达到900ms~1.8s。
3、在存在上述延迟情况下，此期间车辆的运动带来的位置改变不可忽略。以车辆行进速度5m/s估计，实际车辆位置和uwb系统播报位置之间可能存在4.5m~9m的差距。尤其在转弯处，若是对于车辆位移没有合适的处理、补偿，车辆位置计算结果可能发生穿墙行为。
4、因此，如何提供一种考虑uwb延迟的井工矿车辆位置实时计算方法及系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明提供了一种考虑uwb延迟的井工矿车辆位置实时计算方法及系统，将巷道地图数据、uwb定位卡数据、雷达测速等多参数引入车上进行的实时位置计算，解决了由于单一使用uwb进行车辆定位造成的缺陷。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、一种考虑uwb延迟的井工矿车辆位置实时计算方法，包括以下步骤：
4、在井下巷道中预设安装多个uwb应答标签，各标签具有唯一的id及预存的位置信息；
5、在车辆上设置uwb定位基站、车载定位任务计算机和毫米波测速雷达；
6、通过所述uwb定位基站读取车辆周围uwb应答标签的id及其与车辆的实时距离；
7、通过所述毫米波测速雷达获取车辆实时速度；
8、基于所述uwb应答标签的id查询预存的位置信息，结合所述实时距离和实时速度，通过所述车载定位任务获取最终车辆位置。
9、优选地，对应一个uwb应答标签的道路节点表示为：
10、
11、其中，表示uwb应答标签的内部id，用于区分各个uwb应答标签；为当前距离车辆的动态可变距离，为uwb测量结果；为距离井口的距离，用于相对位置判断；为路网中表示相邻关系的属性，辅助用于相对位置判断和临近路网的遍历；为这个节点的经纬度和高程属性；为这个节点在以选定点为零点的测地坐标系中的位置；为车载uwb定位基站读取到数据；
12、使用向数据库查询，得到对应uwb节点信息：
13、；
14、其中， dend表示这个id的uwb节点距离所在巷道下井方向末端或巷道交叉路口的距离；denntry表示这个uwb节点距离进口的距离；为路网中表示相邻关系的属性，辅助用于相对位置判断和临近路网的遍历；为这个节点的经纬度和高程属性；为这个节点在以选定点为零点的测地坐标系中的位置。
15、优选地，基于所述uwb应答标签的id查询预存的位置信息，结合所述实时距离和实时速度，通过所述车载定位任务获取最终车辆位置，包括：
16、判断车辆行进方向是升井还是下井；
17、根据uwb数据刷新延迟时间和车辆速度，计算车辆在延迟时间内的运动补偿距离；
18、基于uwb应答标签的位置、车辆与标签的距离及运动补偿距离，初步估算车辆位置；
19、结合巷道地图拓扑数据，对初步估算的车辆位置进行穿墙判断与位置修正，输出最终车辆位置。
20、优选地，判断车辆行进方向是升井还是下井，包括：
21、当前车辆表示为：
22、
23、其中，表示对应车辆编号；表示对应是升井还是下井；表示对应具体是向北、向南、向东、向西；车辆距离最近的上井方向的节点的id值表示为、车辆距离这个最近的上井方向的节点的距离表示为；车辆距离最近的下井方向的节点的id值表示为、距离这个最近的下井方向节点的距离表示为。
24、优选地，初步估算车辆位置包括以下至少一种方式：
25、当车辆位于两个uwb应答标签同一侧时，采用外推法计算车辆位置；
26、当车辆位于两个uwb应答标签之间时，采用内插法计算车辆位置。
27、优选地，采用外推法计算车辆位置包括：
28、，
29、即
30、
31、即
32、
33、式中，xcar、ycar为车辆的二维坐标（可以使用选定坐标零点和方向的大地坐标，也可以使用经纬度）的两个分量，为坐标的向量表示；x(a),y(a)为两个临近的uwb应答器当中的一个的二维坐标，为其向量表示，da为车辆距离此uwb应答器的距离；x(c),y(c)为两个临近的uwb应答器当中的另一个的二维坐标，为其向量表示，dc为车辆距离此uwb应答器的距离。
34、优选地，采用内插法计算车辆位置包括：
35、
36、即
37、
38、式中，xcar、ycar为车辆的二维坐标（可以使用选定坐标零点和方向的大地坐标，也可以使用经纬度）的两个分量，为坐标的向量表示；x(a),y(a)为两个临近的uwb应答器当中的一个的二维坐标，为其向量表示，da为车辆距离此uwb应答器的距离；x(c),y(c)为两个临近的uwb应答器当中的另一个的二维坐标，为其向量表示，dc为车辆距离此uwb应答器的距离。
39、优选地，所述穿墙判断包括：
40、计算车辆位置到巷道中心线的距离；
41、判断车辆是否位于巷道宽度允许范围内；
42、若判断为穿墙，则将车辆位置修正至最近巷道中心线或节点位置。
43、优选地，所述位置修正包括：
44、若车辆位置与上一次修正位置的距离小于等于阈值，则直接采用当前估算位置；
45、若大于阈值，则在当前估算位置与上一次修正位置之间进行插值；
46、若发生穿墙，则将车辆位置拉回至巷道内最近节点或巷道中心线。
47、一种考虑uwb延迟的井工矿车辆位置实时计算系统，包括：车辆动作判断模块、速度补偿模块、实时定位模块；
48、其中，车辆动作判断模块接收uwb应答标签的卡号、uwb应答标签的距离以及预设位置，判断车辆是升井还是下井；
49、地图运动补偿模块获取uwb定位，根据毫米波雷达传入的速度和判断的车辆动作，计算车辆在延时时间段内移动距离；
50、实时定位模块根据传入的uwb应答标签位置预设信息、uwb应答标签播报车辆的位置、补偿距离，实时定位模块确定车辆所在位置。
51、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种考虑uwb延迟的井工矿车辆位置实时计算方法及系统，主要有以下有益效果：
52、（1）井下部署大量定位卡、仅需每辆车安装一部定位基站，大大降低定位硬件成本。
53、（2）用于定位的数据仅限来自车辆本身的定位基站数据，无需使用多个固定安装的定位基站的数据综合比较。
54、（3）用于定位的数据获取不需经过井下通信环网，数据来源直接、延迟更低，处理更简单。车辆位置数据上报、地面管控平台上的位置展示更加实时。
55、（4）更加准确的车辆位置预测与补偿，消除了车辆位置展示中的穿墙情况。