煤矿井下移动目标定位方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿井下移动目标定位方法与系统，在漏泄电缆依次设有的中继器上分别安装定频无线发射器，将依次排列的发射器分组，安装在移动目标上的定位接收终端中的微处理器通过天线调谐器对空间内第n个定频无线发射器发射的频率fn进行调谐接收，并经带通滤波电路滤波、耦合，获得频率fn，检波电路对频率fn的正弦信号检波，得到与fn成正比的磁场强度电压信号Hn，其中Hn满足xn＝k/Hn；结合定位中继器具体数量和间距，获得移动目标距离矿井井口距离。本发明专利技术通过在漏泄电缆现有中继器上增设定频无线发射器组成系统，获得井下移动目标距离井口数字接收基站的长度，实施效果好，结构简单，成本较低，且优化了算法，满足生产技术要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种煤矿井下机车定位方法与系统。
技术介绍
矿井坑道、隧道伴随掘进面的不断拓展，会变得纵横交错；同时，井下通讯信号衰减较大，难以全面覆盖；作业人员班次多，流动性大，车辆的位置、数量信息实时发生变化，地面人员虽然对井下信息通过监控进行观察，但位置信息不直观，在应对井下突发性事故中，难以及时获取事故段的车辆及人员具体位置信息，对实施应急预案，开展及时救援带来不便，往往造成救援时间的浪费。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是如何充分利用煤矿井下设施，用较少投入，解决井下流动性的车辆目标定位的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：煤矿井下机车定位方法，它包括的步骤是：1)在井下漏泄电缆通信系统依次设有的中继器上依次安装定频无线发射器，将其由矿井口起顺序编号记为n,n≥1,n∈自然数；将依次安装的发射器每五个为一组进行分组；组内发射器工作频率满足fn＝(30+[n/5]取余×d)Mhz；0.1≤d≤1，其中当[n/5]取余＝0时，fn＝30+5d；组与组沿漏泄电缆循环布设；相邻中继器彼此之间间距为J∈[300,400],单位为米；2)定位接收终端随机车位于矿井口，相应的，定位接收终端内置的微处理器将n初始化为1以及求出的f1分别保存在防掉电存储器；定位接收终端随机车移动，针对防掉电存储器当前所保存的n和频率fn，微处理器通过天线调谐器对空间内第n个定频无线发射器发射的频率fn进行调谐接收，并经带通滤波电路滤波、耦合，获得频率fn，检波电路对频率fn的正弦信号检波，得到与fn成正比的磁场强度电压信号Hn；其中Hn为该定频无线发射器的发射磁场强度电压信号，0＜Hn≤k；令磁场强度阈值下限为H0＝k/J，由xn＝k/Hn，满足1≤xn≤J；xn为机车实时所在位置与所调谐接收的第n个定频无线发射器之间距离；k:磁场强度系数；k∈(0,1]单位：微斯特；3)将步骤2)获得的Hn，与限定阈值H0＝k/J比较后，判断机车是否在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，若在该范围内，则进一步判断机车是否位于第n个定频无线发射器跟前，若不在跟前，利用相邻第n-1个、第n+1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断是在第n-1个定频无线发射器跟前，或是在第n+1个定频无线发射器跟前，或者是在第n个和第n-1个定频无线发射器之间；或者是在第n个和第n+1个定频无线发射器之间；或虽在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，但既不在第n-1个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，也不在第n+1定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车为非正常快速移动并进行报警；若机车不在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则进一步判断机车是否位于第n-2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，若在该范围内，判断机车是否在n-2个定频无线发射器跟前，若不在跟前，利用第n-1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断是在第n-1个定频无线发射器跟前，或者是在第n-2个和第n-1个定频无线发射器之间；或是既不在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，又不在第n-1个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，仅位于第n-2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车为非正常快速移动并进行报警；若机车不在第n-2定频无线发射器发射功率覆盖范围内时，则判断是否在第n+2个定频无线发射器跟前，若不在n+2个定频无线发射器跟前，利用第n+1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断机车是在第n+1个定频无线发射器跟前，或者是在第n+2个和第n+1个定频无线发射器之间；或是仅在第n+2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车非正常快速移动而进行报警；或者机车既不在n-2也不在n+2个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则机车定位接收终端因检测不到发射频率磁场而造成报警。所述步骤3)具体为若Hn≥H0＝k/J成立，则继续判断Hn≥k/2是否成立，若Hn≥k/2成立，将n，fn保存在防掉电存储器中；同时求得机车实时所在位置xn
与矿井井口距离L为L＝xn＝J×(n-1)＝[300,400]×(n-1)，若Hn≥k/2不成立，则保存Hn；并且对fn+1重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强度Hn+1，判断Hn+1≥H0＝k/J是否成立，若Hn+1≥H0＝k/J成立，则继续判断Hn+1≥k/2是否成立，若Hn+1≥k/2成立，则保存n+1，fn+1，同时机车实时所在位置xn+1与矿井井口距离L为L＝xn+1＝J×n＝[300,400]×n，若Hn+1≥k/2不成立，则保存n，fn，并且得出机车实时所在位置与矿井井口距离L为：L＝J×(n-1)+(k/Hn-k/Hn+1+J)/2＝J×(n-1)+(xn/2-xn+1/2+J/2)；若Hn+1≥H0＝k/J不成立，则对fn-1重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强度Hn-1，判断Hn-1≥H0是否成立，若Hn-1≥H0成立，则继续判断Hn-1≥k/2是否成立，若Hn-1≥k/2成立，则保存n-1，fn-1，同时机车实时所在位置xn-1与矿井井口距离L为L＝xn-1＝J×(n-2)＝[300,400]×(n-2)，若Hn-1≥k/2不成立，则保存n-1，fn-1到防掉电存储器中，同时机车实时所在位置与矿井井口距离L为：L＝J×(n-2)+(k/Hn-1-k/Hn+J)/2＝J×(n-2)+(xn-1/2-xn/2+J/2)；若Hn-1≥H0不成立，则保存n，fn到防掉电存储器中，L＝J×(n-1)+k/Hn＝[300,400]×(n-1)+xn,同时判定机车为非正常快速移动并进行报警；若Hn≥H0＝k/J不成立，则对fn-2重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强
度Hn-2；判断Hn-2≥H0是否成立；若Hn-2≥H0成立，则继续判断Hn-2≥k/2是否成立，若Hn-2≥k/2成立，则保存n-2，fn-2，同时机车实时所在位置xn-2处与矿井井口距离L为L＝xn-2＝J×(n-3)＝[300,400]×(n-3)，若Hn-2≥k/2不成立，保存Hn-2，对fn-1重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强度Hn-1，判断Hn-1≥H0是否成立；若Hn-1≥H0成立，则继续判断Hn-1≥k/2是否成立，若Hn-1≥k/2成立，则保存n-1，fn-1，同时机车实时所在位置xn-1处与矿井井口距离L为L＝xn-1＝J×(n-2)＝[300,400]×(n-2)若Hn-1≥k/2不成立，则保存n-2，fn-2，L＝J×(n-3)+(k/Hn-2-k/Hn-1+J)/2＝J×(n-3)+(xn-2/2-xn-1/2+J/2)，若Hn-1≥H0不成立，则保存n-2，fn-2，机车实时所在位置与矿井井口距离L为L＝J×(n-3)-k/Hn-2＝[300,400]×(n-3)-xn-2，同时判定机车为非正常快速移动并进行报警；若Hn-2≥H0不成立，则对fn+2重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强度Hn+2，判断Hn+2≥H0是否成立；若Hn+2≥H0成立，则继续判本文档来自技高网...

【技术保护点】
煤矿井下机车定位方法，其特征是，它包括的步骤是：1)在井下漏泄电缆通信系统依次设有的中继器上依次安装定频无线发射器，将其由矿井口起顺序编号记为n,n≥1,n∈自然数；将依次安装的发射器每五个为一组进行分组；组内发射器工作频率满足fn＝(30+[n/5]取余×d)Mhz；0.1≤d≤1，其中当[n/5]取余＝0时，fn＝30+5d；组与组沿漏泄电缆循环布设；相邻中继器彼此之间间距为J∈[300,400],单位为米；2)定位接收终端随机车位于矿井口，相应的，定位接收终端内置的微处理器将n初始化为1以及求出的f1分别保存在防掉电存储器；定位接收终端随机车移动，针对防掉电存储器当前所保存的n和频率fn，微处理器通过天线调谐器对空间内第n个定频无线发射器发射的频率fn进行调谐接收，并经带通滤波电路滤波、耦合，获得频率fn，检波电路对频率fn的正弦信号检波，得到与fn成正比的磁场强度电压信号Hn；其中Hn为该定频无线发射器的发射磁场强度电压信号，0＜Hn≤k；令磁场强度阈值下限为H0＝k/J，由xn＝k/Hn，满足1≤xn≤J；xn为机车实时所在位置与所调谐接收的第n个定频无线发射器之间距离；k:磁场强度系数；k∈(0,1]单位：微斯特；3)将步骤2)获得的Hn，与限定阈值H0＝k/J比较后，判断机车是否在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，若在该范围内，则进一步判断机车是否位于第n个定频无线发射器跟前，若不在跟前，利用相邻第n‑1个、第n+1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断是在第n‑1个定频无线发射器跟前，或是在第n+1个定频无线发射器跟前，或者是在第n个和第n‑1个定频无线发射器之间；或者是在第n个和第n+1个定频无线发射器之间；或虽在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，但既不在第n‑1个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，也不在第n+1定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车为非正常快速移动并进行报警；若机车不在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则进一步判断机车是否位于第n‑2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，若在该范围内，判断机车是否在n‑2个定频无线发射器跟前，若不在跟前，利用第n‑1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断是在第n‑1个定频无线发射器跟前，或者是在第n‑2个和第n‑1个定频无线发射器之间；或是既不在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，又不在第n‑1个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，仅位于第n‑2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车为非正常快速移动并进行报警；若机车不在第n‑2定频无线发射器发射功率覆盖范围内时，则判断是否在第n+2个定频无线发射器跟前，若不在n+2个定频无线发射器跟前，利用第n+1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断机车是在第n+1个定频无线发射器跟前，或者是在第n+2个和第n+1个定频无线发射器之间；或是仅在第n+2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车非正常快速移动而进行报警；或者机车既不在n‑2也不在n+2个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则机车定位接收终端因检测不到发射频率磁场而造成报警。...

【技术特征摘要】
1.煤矿井下机车定位方法，其特征是，它包括的步骤是：1)在井下漏泄电缆通信系统依次设有的中继器上依次安装定频无线发射器，将其由矿井口起顺序编号记为n,n≥1,n∈自然数；将依次安装的发射器每五个为一组进行分组；组内发射器工作频率满足fn＝(30+[n/5]取余×d)Mhz；0.1≤d≤1，其中当[n/5]取余＝0时，fn＝30+5d；组与组沿漏泄电缆循环布设；相邻中继器彼此之间间距为J∈[300,400],单位为米；2)定位接收终端随机车位于矿井口，相应的，定位接收终端内置的微处理器将n初始化为1以及求出的f1分别保存在防掉电存储器；定位接收终端随机车移动，针对防掉电存储器当前所保存的n和频率fn，微处理器通过天线调谐器对空间内第n个定频无线发射器发射的频率fn进行调谐接收，并经带通滤波电路滤波、耦合，获得频率fn，检波电路对频率fn的正弦信号检波，得到与fn成正比的磁场强度电压信号Hn；其中Hn为该定频无线发射器的发射磁场强度电压信号，0＜Hn≤k；令磁场强度阈值下限为H0＝k/J，由xn＝k/Hn，满足1≤xn≤J；xn为机车实时所在位置与所调谐接收的第n个定频无线发射器之间距离；k:磁场强度系数；k∈(0,1]单位：微斯特；3)将步骤2)获得的Hn，与限定阈值H0＝k/J比较后，判断机车是否在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，若在该范围内，则进一步判断机车是否位于第n个定频无线发射器跟前，若不在跟前，利用相邻第n-1个、第n+1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断是在第n-1个定频无线发射器跟前，或是在第n+1个定频无线发射器跟前，或者是在第n个和第n-1个定频无线发射器之间；或者是在第n个和第n+1个定频无线发射器之间；或虽在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，但既不在第n-1个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，也不在第n+1定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车为非正常快速移动并进行报警；若机车不在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则进一步判断机车是否位于第n-2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，若在该范围内，判断机车是否在n-2个定频无线
\t发射器跟前，若不在跟前，利用第n-1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断是在第n-1个定频无线发射器跟前，或者是在第n-2个和第n-1个定频无线发射器之间；或是既不在第n个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，又不在第n-1个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，仅位于第n-2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车为非正常快速移动并进行报警；若机车不在第n-2定频无线发射器发射功率覆盖范围内时，则判断是否在第n+2个定频无线发射器跟前，若不在n+2个定频无线发射器跟前，利用第n+1个定频无线发射器发射功率覆盖范围统筹判断，判断机车是在第n+1个定频无线发射器跟前，或者是在第n+2个和第n+1个定频无线发射器之间；或是仅在第n+2定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则判定机车非正常快速移动而进行报警；或者机车既不在n-2也不在n+2个定频无线发射器发射功率覆盖范围内，则机车定位接收终端因检测不到发射频率磁场而造成报警。2.如权利要求1所述的煤矿井下机车定位方法，其特征是，所述步骤3)具体为若Hn≥H0＝k/J成立，则继续判断Hn≥k/2是否成立，若Hn≥k/2成立，将n，fn保存在防掉电存储器中；同时求得机车实时所在位置xn与矿井井口距离L为L＝xn＝J×(n-1)＝[300,400]×(n-1)，若Hn≥k/2不成立，则保存Hn；并且对fn+1重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强度Hn+1，判断Hn+1≥H0＝k/J是否成立，若Hn+1≥H0＝k/J成立，则继续判断Hn+1≥k/2是否成立，若Hn+1≥k/2成立，则保存n+1，fn+1，同时机车实时所在位置xn+1与矿井井口距离L为L＝xn+1＝J×n＝[300,400]×n，若Hn+1≥k/2不成立，则保存n，fn，并且得出机车实时所在位置与矿井井口距离L为：L＝J×(n-1)+(k/Hn-k/Hn+1+J)/2＝J×(n-1)+(xn/2-xn+1/2+J/2)；若Hn+1≥H0＝k/J不成立，则对fn-1重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强度Hn-1，判断Hn-1≥H0是否成立，若Hn-1≥H0成立，则继续判断Hn-1≥k/2是否成立，若Hn-1≥k/2成立，则保存n-1，fn-1，同时机车实时所在位置xn-1与矿井井口距离L为L＝xn-1＝J×(n-2)＝[300,400]×(n-2)，若Hn-1≥k/2不成立，则保存n-1，fn-1到防掉电存储器中，同时机车实时所在位置与矿井井口距离L为：L＝J×(n-2)+(k/Hn-1-k/Hn+J)/2＝J×(n-2)+(xn-1/2-xn/2+J/2)；若Hn-1≥H0不成立，则保存n，fn到防掉电存储器中，L＝J×(n-1)+k/Hn＝[300,400]×(n-1)+xn,同时判定机车为非正常快速移动并进行报警；若Hn≥H0＝k/J不成立，则对fn-2重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强度Hn-2；判断Hn-2≥H0是否成立；若Hn-2≥H0成立，则继续判断Hn-2≥k/2是否成立，若Hn-2≥k/2成立，则保存n-2，fn-2，同时机车实时所在位置xn-2处与矿井井口距离L为L＝xn-2＝J×(n-3)＝[300,400]×(n-3)，若Hn-2≥k/2不成立，保存Hn-2，对fn-1重复步骤2)的调谐、放大、滤波、检波获得磁场强度Hn-1，判断Hn-1≥H0是否成立；若Hn-1≥H0成立，则继续判断Hn-1≥k/2是否成立，若Hn-1≥k/2成立，则保存n-1，fn-1，同时机车实时所在位置xn-1处与矿井井口距离L为L＝xn-1＝J×(n-2)＝[300,400]×(n-2)若Hn-1≥k/2不成立，则保存n-2，fn-2，L＝J×(n-3)+(k/Hn-2-k/Hn-1+J)/2＝J×(n-3)+(xn-2/2-xn-1/2+J/2)，若Hn-1≥H0不成立，则保存n-2，fn-2，机车实时所在位置与矿井井口距离L为L＝J×(n-3)-k/Hn-2＝[300,400]×(n-3)-xn-2，同时判定机车为非正常快速移动并进行报警；若Hn-2≥H...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文宏，亓学广，郭斌，郭思进，
申请(专利权)人：山东科技大学，泰安华讯电气有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37