一种煤矿矿井导航定位系统技术方案

本发明专利技术涉及矿井导航技术领域，尤其涉及一种煤矿矿井导航定位系统，包括多个恒定磁力源、多个电控磁力源、定位终端以及服务器，多个恒定磁力源和多个电控磁力源均安装在煤矿矿井中；定位终端位于煤矿矿井内，用于测量所在位置的磁场强度与磁场变化频率，并将测量数据与预设磁场地图进行对比得出定位终端的实际位置；服务器存储有预设磁场地图，并根据定位终端发送的测量数据与预设磁场地图中的磁场强度以及磁场变化频率做对比，确定出定位终端的实际位置并发送至定位终端。本发明专利技术的煤矿矿井导航定位系统在煤矿矿井这类地下环境中定位准确，保证了矿井工人的人身安全，还可运用于室内或者其他复杂环境下的辅助定位，具有很好的推广能力。

A coal mine navigation and positioning system

The present invention relates to the technical field of mine navigation, especially relates to a coal mine positioning system, including a plurality of constant magnetic source, a plurality of electrically controlled magnetic source, positioning terminal and server, a plurality of constant magnetic source and a plurality of electrically controlled magnetic sources are installed in the mine; the positioning terminal is located in the coal mine, for strength with the change of magnetic field frequency magnetic field measurement location, and measurement data with the preset magnetic map comparing the actual location positioning terminal server; storing preset magnetic field map, and according to the measured data transmission terminal positioning compared with preset magnetic map of the magnetic field strength and magnetic field changes in frequency, determine the actual positioning terminal the location is sent to the terminal location. The coal mine navigation and positioning system of the invention is accurate in the underground environment such as coal mines, ensures the personal safety of mine workers, and can also be used for auxiliary positioning in indoor or other complex environments, and has good popularization ability.

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿矿井导航定位系统
本专利技术涉及矿井导航
，尤其涉及一种煤矿矿井导航定位系统。
技术介绍
现有技术中较常用的定位方法是利用全球导航卫星系统来测定位置，全球导航定位系统是全球性的位置与时间测定系统，它包括卫星星座、地面监护系统及用户终端设备，可以为地球表面、近地面和地球外空任意地点的用户提供全天候、实时、高精度的三维位置、速度以及精密的时间信息。GPS系统、Galilea系统和GLONASS系统都属于全球导航卫星系统的范畴。但是全球卫星导航定位系统通常只能用于地面无遮挡环境下的目标导航和定位，在有遮挡的情况下，导航信号质量会迅速恶化，从而导致无法完成定位。特别是对于煤矿矿井，由于导航信号无法穿过地表，利用导航卫星信号几乎是不可能的。另外，地下煤矿矿井地形复杂、电磁信号反射、多径干扰情况严重，对定位效果带来了更多的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种煤矿矿井导航定位系统。一种煤矿矿井导航定位系统，包括多个恒定磁力源、多个电控磁力源、定位终端以及服务器，其中：多个恒定磁力源和多个电控磁力源均安装在煤矿矿井中，其中每个恒定磁力源具有固定的磁场强度，每个电控磁力源具有固定的磁场变化频率，多个恒定磁力源和多个电控磁力源在煤矿矿井中位置固定分布以使煤矿矿井的磁场强度以及磁场变化频率按照预设磁场地图分布；定位终端位于煤矿矿井内，内部存储有预设磁场地图，用于测量所在位置的磁场强度与磁场变化频率，并将测量数据与预设磁场地图进行对比得出定位终端的实际位置；和/或将测量数据发送至服务器，并接收服务器下发的实际位置信息；和/或与服务器之间进行通讯；服务器，存储有预设磁场地图，并根据定位终端发送的测量数据与预设磁场地图中的磁场强度以及磁场变化频率作对比，确定出定位终端的实际位置并发送至定位终端。进一步的，恒定磁力源与电控磁力源间隔安装于矿井巷道侧壁上。进一步的，定位终端包括磁场检测单元、数据处理单元、控制单元以及无线通讯单元，其中：磁场检测单元，用于检测定位终端所在位置的磁场强度与磁场变化频率；数据处理单元，用于将磁场检测单元检测的测量数据处理成数字信号；控制单元，用于将数字信号与预设磁场地图进行对比得出定位终端的实际位置；和/或根据数字信号产生相应的控制命令，并控制无线通讯单元将数字信号发送至服务器；无线通讯单元，用于将数字信号发送至服务器；和/或用于接收服务器发送的定位信息，并将定位信息发送至控制单元。进一步的，定位终端还包括显示单元，其中：显示单元，与控制单元连接，用于根据控制单元的控制命令显示相应的信息。进一步的，数据处理单元包括磁电转换子单元、比率运放子单元以及模数转换子单元，其中：磁电转换子单元将磁场检测单元检测的测量数据转化为电信号，比率运放子单元将电信号进行放大后传输到模数转换子单元，模数转换子单元将电信号转化为数字信号后发送至控制单元。进一步的，定位终端为矿用手机。本专利技术的煤矿矿井导航定位系统，具有以下有益效果：由多个恒定磁力源、多个电控磁力源、定位终端以及服务器组成的定位系统中，定位终端通过测量矿井下人工设定的磁场强度以及磁场变化频率来确定其所在位置，在煤矿矿井这类地下环境中定位准确，也保证了矿井工人的人身安全，同时，本专利技术既可用于煤矿矿井定位，还可运用于室内或者其他复杂环境下的辅助定位，具有很好的推广能力。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1为本专利技术实施例的一种煤矿矿井导航定位系统的模块组成图；图2为本专利技术实施例的一种煤矿矿井导航定位系统的另一模块组成图；图3为本专利技术实施例的一种煤矿矿井导航定位系统的又一模块组成图；图4为本专利技术实施例的一种煤矿矿井导航定位系统中定位终端的数据处理单元模块组成图；图中：1-恒定磁力源、2-电控磁力源、3-定位终端、301-磁场检测单元、302-数据处理单元、3021-磁电转换子单元、3022-比率运放子单元、3023-模数转换子单元、303-控制单元、304-无线通讯单元、305-显示单元、4-服务器。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例的一种煤矿矿井导航定位系统，如图1所示，包括多个恒定磁力源1、多个电控磁力源2、定位终端3以及服务器4，其中多个恒定磁力源1和多个电控磁力源2均安装在煤矿矿井中，其中每个恒定磁力源1具有固定的磁场强度，每个电控磁力源2具有固定的磁场变化频率，多个恒定磁力源1和多个电控磁力源2在煤矿矿井中位置固定分布以使煤矿矿井的磁场强度以及磁场变化频率按照预设磁场地图分布；定位终端3位于煤矿矿井内，内部存储有预设磁场地图，用于测量其所在位置的磁场强度与磁场变化频率，并将测量数据与预设磁场地图进行对比得出定位终端3的实际位置；和/或将测量数据发送至服务器4，并接收服务器4下发的实际位置信息；和/或与服务器4之间进行通讯；服务器4，存储有预设磁场地图，并根据定位终端3发送的测量数据与预设磁场地图中的磁场强度以及磁场变化频率做对比，确定出定位终端3的实际位置并发送至定位终端3。由于每个恒定磁力源1产生的磁场强度均不相同，且每个电控磁力源2产生的磁场具有不同的变化频率；所以所有的恒定磁力源1与电控磁力源2组成的磁场地图任意位置都有唯一的磁场强度与磁场变化频率组合值，将这些组合值与地理位置一一对应后产生定位数据库，即上述的预设磁场地图。定位终端3通过检测其所在位置的磁场强度与磁场变化频率，就可以匹配出唯一的位置数据，以此实现定位的目的。定位终端3根据自身存储的磁场地图进行数据匹配，或者将所测得的磁场强度、磁场变化频率数据通过无线传输的方式发送至服务器4，服务器4中也存储着磁场地图，通过数据匹配确定定位终端3的位置，将位置信息再通过无线通讯的方式发送至定位终端3。定位终端3与服务器4之间的无线通讯通过工业以太网的形式进行，在煤矿矿井中部分位置安装以太网网关，以太网网关与服务器4连接，定位终端3与以太网网关之间实现无线通讯，继而实现定位终端3与服务器4之间无线通讯。定位终端3除了将磁场测量数据发送至服务器4外，还可以与服务器4之间进行其他内容的通讯，例如井下工人与位于服务器4位置的指导人员之间的语音信息传送，指导人员将工作计划、工作命令传输至定位终端3，实现煤矿工人与指导人员之间的通讯。定位终端3主要由配置磁力计的通讯载体构成，可以为矿用手机，矿用手机是在普通手机的基础上增加磁力计的功能，磁力计用于检测煤矿矿井内磁场强度以及磁场变化频率，磁力计将检测的数据通过通讯载体自行匹配位置信息，或者发送至位于地面上的服务器4进行数据匹配、数据存储等。服务器4中包括有与定位终端3进行通讯的装置，用于和定位终端3之间实现无线数据的交互；另外，服务器4能够根据恒定磁力源1与电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿矿井导航定位系统，其特征在于，包括多个恒定磁力源、多个电控磁力源、定位终端以及服务器，其中：多个恒定磁力源和多个电控磁力源均安装在煤矿矿井中，其中每个所述恒定磁力源具有固定的磁场强度，每个所述电控磁力源具有固定的磁场变化频率，多个所述恒定磁力源和多个所述电控磁力源在煤矿矿井中位置固定分布以使煤矿矿井的磁场强度以及磁场变化频率按照预设磁场地图分布；所述定位终端位于煤矿矿井内，内部存储有所述预设磁场地图，用于测量其所在位置的磁场强度与磁场变化频率，并将测量数据与所述预设磁场地图进行对比得出所述定位终端的实际位置；和/或将测量数据发送至所述服务器，并接收所述服务器下发的实际位置信息；和/或与所述服务器之间进行通讯；所述服务器，存储有预设磁场地图，并根据所述定位终端发送的测量数据与所述预设磁场地图中的磁场强度以及磁场变化频率作对比，确定出所述定位终端的实际位置并发送至所述定位终端。

【技术特征摘要】
1.一种煤矿矿井导航定位系统，其特征在于，包括多个恒定磁力源、多个电控磁力源、定位终端以及服务器，其中：多个恒定磁力源和多个电控磁力源均安装在煤矿矿井中，其中每个所述恒定磁力源具有固定的磁场强度，每个所述电控磁力源具有固定的磁场变化频率，多个所述恒定磁力源和多个所述电控磁力源在煤矿矿井中位置固定分布以使煤矿矿井的磁场强度以及磁场变化频率按照预设磁场地图分布；所述定位终端位于煤矿矿井内，内部存储有所述预设磁场地图，用于测量其所在位置的磁场强度与磁场变化频率，并将测量数据与所述预设磁场地图进行对比得出所述定位终端的实际位置；和/或将测量数据发送至所述服务器，并接收所述服务器下发的实际位置信息；和/或与所述服务器之间进行通讯；所述服务器，存储有预设磁场地图，并根据所述定位终端发送的测量数据与所述预设磁场地图中的磁场强度以及磁场变化频率作对比，确定出所述定位终端的实际位置并发送至所述定位终端。2.如权利要求1所述的煤矿矿井导航定位系统，其特征在于，所述恒定磁力源与所述电控磁力源间隔安装于矿井巷道侧壁上。3.如权利要求2所述的煤矿矿井导航定位系统，其特征在于，所述定位终端包括磁场检测单元、数据处理单元、控制单元以及无线通讯单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，邓军，孙彦景，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61