一种基于中微子通信的地下定位方法及系统技术方案

本发明专利技术属于定位技术领域，具体涉及一种基于中微子通信的地下定位方法及系统，通过地下定位站接收基准站发送的定位参数信息，参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基站编号信息；并通过地下定位站参数信息计算地下定位站接收参数信息的时间与第一时间信息的时间差值；地下定位站根据时间差以及基准站GPS信息，通过空间直线方程解算出定位站的位置坐标。利用已知各基准站位置、各基准站发射信号与定位站接收信号的时间差以及中微子的传播速度，通过空间直线方程解算地下定位站精确坐标，在地下空间和室内GPS信号弱的区域均可实现精准定位。

【技术实现步骤摘要】
一种基于中微子通信的地下定位方法及系统
本专利技术属于定位
，具体涉及一种基于中微子通信的地下定位方法及系统。
技术介绍
由于全球人口迅速增长，人类所需活动场所日益增大，造成地上空间资源短缺。因此人们开始探索开发地下空间资源，地下商场、地铁、地下通道、地下储气设备及地下管道等地下空间设施得到快速发展。地下空间定位有助于合理开发和利用地下空间设施，然而在地下由于接收不到GPS信号致使定位十分困难。跟踪定位技术主要是针对于一个或多个空间物体的位置姿态进行实时测量。对于无GPS信号的移动目标的跟踪定位技术近年来也得到了一定的重视，其定位方法按照所使用传感器位置的不同主要可以划分为两大类：(l)基于外部传感器的定位方法(无线定位技术、红外线定位技术、超声波定位技术、计算机视觉定位技术等)；(2)基于自包含传感器的定位方法(加速度计、陀螺仪、里程计、磁罗盘等)。无线定位技术是通过对无线电波的一些参数进行测量，根据特定的算法来判断被测物体的位置。无线定位技术的应用，主要包括：射频识别、蓝牙、超宽带、Wi-Fi和Zigbee等。①射频识别(RFID)技术是利用射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到目标的识别和定位。但其作用距离短一般为几米；定位精度是20cm数量级。②超宽带(UWB)技术它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒级的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。超宽带的定位精度是15cm数量级，通常定位距离限定在20m左右。③蓝牙技术是一种短距离低功耗的无线传输技术，但对于地下复杂的空间环境，蓝牙系统的稳定性较差，受噪声信号干扰大。④Wi-Fi收发器都只能覆盖几十米以内的空间，定位精度完全依赖于Wi-Fi网络的部署情况，在Wi-Fi信号密集时，精度可达1米，且Wi-Fi信号很容易受到其他信号的干扰，从而影响其定位精度。⑤Zigbee技术是近年来新兴的短距离、低速率的无线网络技术，其性能介于射频识别和蓝牙之间，也可以用于地下定位。目前，国内外所使用的无线定位技术仅在井下人员定位和跟踪方面有应用报道，从技术本质上说仅仅是一种考勤记录系统或者仅停留在粗略定位的层面上，完成大致位置确定，而非真正的、精确的跟踪定位。红外线定位技术的原理是由红外线IR发射经过调制的红外射线，再由光学传感器接收这些红外射线，实现对目标的定位。但红外线定位技术定位精度不高，传输距离较短导致在地下环境中的定位效果很差，而且容易被荧光灯和地下其他灯光干扰，在精确定位上有一定的局限性。超声波定位技术采用反射式测距法，即发射超声波并接收由被测物产生的回波，根据回波与发射波的时间差计算出待测距离。由于超声波易受多径效应和井下复杂环境的影响，因而限制了它在煤矿井下的继续发展。除了上述方法外，还有学者利用图像分析、磁场以及信标定位等方法进行研究。基于自包含传感器的定位方法主要有加速度计、陀螺仪、里程计、磁罗盘等。陀螺仪和加速度计是直接测量被测目标在运动方向上的角速度和线性加速度，通过对加速度和角速度进行积分运算，获得被测目标的位置和姿态数据。里程计是利用齿轮计数的原理得到被测目标行走齿轮的转数，转数乘以行走齿轮的周长得到设备行走的距离，从而确定设备在工作面的位置。磁罗盘是根据指南针原理制成的，利用地磁场固有的指向性测量目标的空间姿态角度，获得目标的姿态数据。从已有研究成果来看，有关上述方面的研究虽然可以实现对地下移动目标的跟踪定位，但跟踪定位的精度都不高，误差在十几厘米甚至几米。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的在地下由于接收不到GPS信号致使定位十分困难问题，本专利技术实施例提供以下技术方案：一方面，一种基于中微子通信的地下定位方法，包括：接收定位参数信息，所述参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基准站编号信息；根据所述参数信息计算地下定位站接收所述参数信息的时间与第一时间信息的时间差值；根据所述时间差以及所述基准站GPS信息，通过空间直线方程解算出定位站的位置坐标。进一步地，所述接收定位参数信息为：通过中微子接收器器接收所述定位参数信息，所述参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基准站编号信息。进一步地，所述根据所述参数信息计算地下定位站接收所述参数信息的时间与第一时间信息的时间差值，包括：记录第二时间，所述第二时间为接收所述参数信息的时间；计算第二时间与第一时间的差值，得到时间差值。进一步地，所述根据所述时间差以及所述基准站GPS信息，通过空间直线方程解算出定位站的位置坐标，还包括：多余观测采用最小二乘法平差求解。另一方面，一种基于中微子通信的地下定位系统，包括：地面基准站和地下定位站；所述地下定位站接收所述基准站发送的定位参数信息，所述参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基站编号信息；所述地下定位站参数信息计算地下定位站接收所述参数信息的时间与第一时间信息的时间差值；所述地下定位站根据所述时间差以及所述基准站GPS信息，通过空间直线方程解算出定位站的位置坐标。进一步地，包括至少三个所述地面基准站和至少一个地下定位站。进一步地，所述基准站包括：基准站GPS、第一精密时钟以及中微子发射器；所述基准站GPS与第一精密时钟通过电缆连接，所述第一精密时钟用于记录GPS定位信息以及第一时间信息；所述第一精密时钟与所述中微子发射器通过电联连接，所述中微子发射器用于向地下定位站发送所述基准站GPS定位信息、所述第一时间信息以及所述基准站的编号信息。进一步地，所述第一时间信息为精密时钟获取GPS定位信息时的时刻信息。进一步地，所述地下定位站包括中微子接收器和第二精密时钟；所述中微子接收器与所述第二精密时钟通过电缆连接；所述中微子接收器用于接收基准站GPS定位信息、第一时间信息以及基准站的编号信息。进一步地，所述中微子接收器还用于记录第二时间信息，所述第二时间信息为所述中微子接收器接收到定位参数时的时刻信息。本专利技术实施例提供的一种基于中微子通信的地下定位方法及系统，通过地下定位站接收基准站发送的定位参数信息，参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基站编号信息；并通过地下定位站参数信息计算地下定位站接收参数信息的时间与第一时间信息的时间差值；地下定位站根据时间差以及基准站GPS信息，通过空间直线方程解算出定位站的位置坐标。利用已知各基准站位置、各基准站发射信号与定位站接收信号的时间差以及中微子的传播速度，通过空间直线方程解算地下定位站精确坐标，在地下空间和室内GPS信号弱的区域均可实现精准定位。附图说明为了更清楚地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地介绍，显而易见地，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他的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于中微子通信的地下定位方法，其特征在于，包括：/n接收定位参数信息，所述参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基准站编号信息；/n根据所述参数信息计算地下定位站接收所述参数信息的时间与第一时间信息的时间差值；/n根据所述时间差以及所述基准站GPS信息，通过空间直线方程解算出定位站的位置坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于中微子通信的地下定位方法，其特征在于，包括：
接收定位参数信息，所述参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基准站编号信息；
根据所述参数信息计算地下定位站接收所述参数信息的时间与第一时间信息的时间差值；
根据所述时间差以及所述基准站GPS信息，通过空间直线方程解算出定位站的位置坐标。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收定位参数信息为：
通过中微子接收器器接收所述定位参数信息，所述参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基准站编号信息。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述参数信息计算地下定位站接收所述参数信息的时间与第一时间信息的时间差值，包括：
记录第二时间，所述第二时间为接收所述参数信息的时间；
计算第二时间与第一时间的差值，得到时间差值。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述时间差以及所述基准站GPS信息，通过空间直线方程解算出定位站的位置坐标，还包括：
多余观测采用最小二乘法平差求解。


5.一种基于中微子通信的地下定位系统，其特征在于，包括：地面基准站和地下定位站；
所述地下定位站接收所述基准站发送的定位参数信息，所述参数信息包括第一时间信息、基准站GPS信息以及基站编号信息；
所述地下定...

【专利技术属性】
技术研发人员：申朝永，周道琴，胡利利，吕一兵，张斌，郑云钊，杨思圆，
申请(专利权)人：贵州华图科技有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52