自愈式精确定位分站、系统及链路自愈方法技术方案

本发明专利技术提出了一种自愈式精确定位分站、系统及链路自愈方法，解决了现有人员定位分站无线连接断开之后失去通信能力的问题，应用于煤矿、工厂等固定环境、高人员密度场景内。自愈式精确定位分站，包括电源模块、主板、定位核心、接口板、以太网接口、RS485接口、CAN接口和天线，电源模块通过电源线路连接主板、定位核心、接口板、以太网、CAN接口和RS485接口，主板为具有链路监测功能的处理核心；定位核心为具有提供无线通道及精确测距功能的无线收发器；接口板包括以太网、RS485和CAN2.0B现场总线核心。本发明专利技术可以快速判断定位分站有线链路连接状态，并在有线链路失去连接时启动无线通信通道，使定位分站恢复工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人员定位
，尤其涉及一种应用于煤矿、工厂等固定环境、高人员密度场景内的安全监控设备，具体为。
技术介绍
目前人员定位系统，定位分站与定位终端之间大都是采用基于2.4G频段的ZigBee技术，定位分站与定位分站之间采用以太网、CAN或者RS485等通信方式进行手拉手式有线连接，然而使用这种通信结构的定位分站存在着严重的缺陷:当人员定位系统应用于复杂恶劣环境时，例如井下，容易发生人员定位系统有线连接中断的事故，当某一定位分站的有线连接断开，其有线链路之后的所有定位分站都会失去通信能力，所有失去连接的定位分站将无法再进行人员定位，直接造成人员定位系统瘫痪。尤其是当发生严重事故时，人员定位系统无法正常工作，救援队伍无法准确定位事发时工作人员的准确位置，无法及时救援造成人员损伤的严重后果。针对这一缺陷，提供一种自愈式精确定位分站及链路自愈方法，能够实现快速恢复定位分站之间的连接、执行精确定位功能。有线连接断开后，仍能迅速获得感知区域内的人员信息并及时上报的定位分站，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有人员定位分站无线连接断开之后失去通信能力的的问题，提供一种，主要应用于煤矿、工厂等固定环境、高人员密度场景内。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案: 自愈式精确定位分站，包括电源模块、主板、定位核心、接口板、以太网接口、RS485接口、CAN接口和天线，电源模块通过电源线路连接主板、定位核心、接口板、以太网、CAN接口和 RS485 接口。所述主板，采用基于高性能ARM Cortex-M4内核的MCU为处理核心，内置链路监测算法和测距算法。所述定位核心，采用基于线性调频(Chirp Spread Spectrum，CSS)的无线收发器芯片NLSG0501A(nanoL0C TRX Transceiver)，经过2.4G的低噪声放大处理后，为定位分站提供功率连续可调的无线通道。同时，定位核心还具有利用电磁波飞行时间差进行精确定位的测距方式，增加2.4G信号放大处理模块和基于狭长巷道优化的测距算法，从而保证在距离分站前后2公里范围内实现误差小于I米的精确定位。所述接口板，集成以太网、RS485和CAN2.0B现场总线核心，通过具有2000VAC光电隔离的接口保护模块，为定位分站提供以太网、CAN和RS485的综合数据传输通道。根据本专利技术的一个方面，提供了两路以太网、两路RS485、两路CAN总线和2路天线。一种自愈式精确人员定位系统:包括服务器即管理PC机、交换机、多个定位分站和多个定位终端，所述定位分站，包括电源模块、主板、定位核心、接口板、以太网接口、RS485接口、CAN接口和天线，电源模块通过电源线路分别连接主板、定位核心、接口板、以太网、CAN接口和RS485接口 ；所述主板为具有链路监测功能的处理核心；所述定位核心为具有提供无线通道及精确测距功能的的无线收发器；所述接口板包括以太网、RS485和CAN2.0B现场总线核心；所述主板分别与所述定位核心、所述接口板电连接； 所述定位分站通过以太网以手拉手的方式通过交换机连接至管理PC机上，所述定位核心以线性调频的方式与所述定位终端建立无线连接； 本专利技术还提供了一种链路自愈方法，包括如下步骤: 自愈式精确人员定位系统上电后，定位分站正常工作启动链路监测:主板通过以太网同服务器建立TCP (Transmiss1n Control Protocol，传输控制协议)连接，开始定时间隔发送链路心跳数据包，服务器收到定位分站发出的心跳包后回复心跳回应数据包，定位分站接收到正确的心跳回应数据包即可判断TCP连接和物理链路连接畅通，一旦定位分站超过定时间隔时间没有接收到心跳包，主板读取以太网物理层链路状态寄存器标识位，来判断传输介质的连接状态，如果在设定时间内物理层内部都显示物理链路已断开，则判断定位分站失去以太网连接。此时，定位分站启动无线通道发现和建立流程:定位分站定时通过天线向四周广播无线链路发现数据包，当收到临近定位分站回应的无线链路OK数据包后，将书包缓存并解析，选取其中无线信号最强的临近定位分站，与之建立无线应急通道，恢复人员定位系统功能。与现有技术相比，本专利技术可以快速判断定位分站有线链路连接状态，并在有线链路失去连接时启动无线通信通道，使突发事故发生时定位分站仍然可以正常工作。同时，本专利技术的定位模块具有精确定位功能，可以快速定位人员准确位置，为及时救助提供帮助。【附图说明】结合随后的附图，从下面的详细说明中可显而易见的得出本专利技术的上述及其他目的、特征及优点。在附图中: 图1为本专利技术自愈式精确定位系统结构示意图。图2为本专利技术自愈式精确定位分站的结构示意图。图3为本专利技术链路自愈方法的逻辑示意。图4为本专利技术链路自愈方法的链路监测算法流程图。图5为本专利技术链路自愈方法的无线链路建立流程图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。—种自愈式精确定位分站，包括电源模块、主板、定位核心、接口板、以太网接口、RS485接口、CAN接口和天线，电源模块通过电源线路连接主板、定位核心、接口板、以太网、CAN 接口和 RS485 接口。所述主板，采用基于高性能ARM Cortex_M4内核的MCU为处理核心，内置链路监测算法和测距算法。所述定位核心，采用基于线性调频(Chirp Spread Spectrum，CSS)的无线收发器芯片NLSG0501A(nanoL0C TRX Transceiver)，经过2.4G的低噪声放大处理后，为定位分站提供功率连续可调的无线通道。同时，定位核心还具有利用电磁波飞行时间差进行精确定位的测距功能，从而保证在距离分站前后2公里范围内实现误差小于I米的精确定位。NLSG0501A内置信号强度检测电路，支持无线功率从_40dBm~0dBm自由调整，经过射频放大器的二级处理，信号强度最高可达25dBm。所述接口板，集成以太网、RS485和CAN2.0B现场总线核心，通过具有2000VAC光电隔离的接口保护模块，为定位分站提供以太网、CAN和RS485的综合数据传输通道。如图2所示，根据本专利技术的一个方面，提供了两路以太网、两路RS485、两路CAN总线和2路天线。两路以太网接口作为主干有线链路连接通道，两路CAN总线接口、两路RS485接口作为现场设备拓展接入通道，两个2.4G无线接口，作为定位及无线数据传输通道。如图3所示，本专利技术的一个方面，定位分站的以太网功能模块同主板上的MCU采用1总线方式连接，无线功能模块同主板上的MCU采用SPI总线的方式连接。以太网功能模块采用DM9006为处理核心，100BaseFX单模光纤作为通信介质，其物理层实现通信介质和物理链路状态的管理以及逻辑链路层数据的编解码等；逻辑链路层处理设备寻址和数据封拆包等；TCP/IP在逻辑链路层基础之上，为应用层提供可靠和不可靠连接的数据通道；应用层承载系统的各种应用功能。无线功能模块采用NLSG0501A为射频核心，内置信号强度检测电路，支持无线功率从-40dB本文档来自技高网...

【技术保护点】
自愈式精确定位分站，包括电源模块、主板、定位核心、接口板、以太网接口、RS485接口、CAN接口和天线，电源模块通过电源线路连接主板、定位核心、接口板、以太网、CAN接口和RS485接口，其特征在于：所述主板，为具有链路监测功能的处理核心；所述定位核心，为具有提供无线通道及精确测距功能的的无线收发器；所述接口板，包括以太网、RS485和CAN2.0B现场总线核心；所述主板分别与所述定位核心、所述接口板电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张英俊，陆望东，潘理虎，冯向阳，谢斌红，赵宝金，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14