一种煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法及系统，属于矿井隧道运输技术领域。方法包括S10、确定车辆的最优运输路线，将最优运输路线划分为多个闭锁区间；S20、确定车辆通过各闭锁区间的初始速度v0；S30、建立离散化里程估计模型，进行车辆实时位置更新，获得车辆在各闭锁区间内的动态轨迹信息；S40、建立[v0，t]预测模型，通过预测模型，得到车辆通过各闭锁区间的理论时间t0；S50、比较车辆通过各闭锁区间的实际时间t和理论时间t0，选择是否启动超时预警或超时报警；S60、车辆进入到下一闭锁区间后重新执行S30~S50。本发明专利技术的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法及系统，实现了井下车辆的按需定位，降低了定位的能耗和成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法及系统


[0001]本专利技术属于矿井隧道运输
，更具体地说，涉及一种煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法及系统。

技术介绍

[0002]煤矿井下巷道空间狭长且巷道分支众多，对井下物料配送车辆的定位提出了很大的挑战，传统的定位方法要么定位精度低，要么定位成本高，难以兼顾。
[0003]现有的定位方案是利用巷道内布置的RFID读卡装置实现物料配送车辆的定位，但是要想实现无死角实时精确定位成本高，难度大，供电难，不宜与采取。
[0004]因此亟需一种能满足定位精度要求，又能降低定位成本低的更有效的定位方案。
[0005]经检索，中国专利公开号：CN 103670513 A；公开日：2014年3月26日；公开了一种矿井内矿车定位系统，包括地面设备和地下设备，所述地面设备包括服务器、与服务器电路相连的网络交换机，网络交换机通过线缆与计算机、打印机、通讯接口相连，地面设备还包括信息中心工作站，地下设备包括包括无线传输分站和识别卡，所述识别卡内置有信号发射装置；所述无线传输分站通过电缆与信息中心工作站信号相连。该申请案的定位系统无法有效解决井下定位精度低的问题。
[0006]另如，中国专利公开号：CN 109451441 A；公开日：2019年3月8日；公开了一种用于矿井的车辆定位系统，包括：终端、矿车和设置在矿道内的至少一个蓝牙标签，各蓝牙标签按照预设距离固定在矿道内部，矿车上设置有与各蓝牙标签匹配的蓝牙接收器，蓝牙接收器与各蓝牙标签无线连接，矿车上还设置有无线通信模块，无线通信模块分别与蓝牙接收器和终端无线连接，终端设置在矿道外部。该申请案的定位系统，能够根据蓝牙通讯对井下矿车井下定位，定位精度有所提升，但是仍存在定位成本高的问题。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题至少之一，根据本专利技术的一方面，提供了一种煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，包括如下步骤：S10、根据煤矿辅助运输车辆始发地与目的地分布信息，利用路径规划算法确定煤矿辅助运输车辆的最优运输路线，在最优运输路线对应的巷道分岔路口处设置有RFID读卡器，将最优运输路线划分为多个闭锁区间，各闭锁区间的长度为相邻两个RFID读卡器之间的长度；S20、在煤矿辅助运输车辆首尾两处分别设置一RFID标签，两RFID标签之间的距离为煤矿辅助运输车辆长度L，利用煤矿辅助运输车辆长度L和各RFID读卡器读到煤矿辅助运输车辆首末两个标签所用的时间T，确定煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的初始速度v0；S30、利用煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的初始速度v0，建立离散化里程估计模型，进行煤矿辅助运输车辆实时位置更新，获得煤矿辅助运输车辆在各闭锁区间内的动态轨迹信息；
S40、利用煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的初始速度v0，和煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间所用时间t的历史统计信息，建立[v0，t]预测模型，通过预测模型，得到煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的理论时间t0；S50、比较煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的实际时间t和理论时间t0，若t≤t0，不启动超时预警与超时报警，此时执行步骤S30的定位，若t0<t≤1.1t0，启动超时预警，提醒司机已超时并询问运行状况，若t>t0，启动超时报警，远程服务器主动获取煤矿辅助运输车辆的位置信息，并用该位置信息对步骤S30的动态轨迹信息进行修正，获得煤矿辅助运输车辆精确的动态位置和轨迹信息；S60、当煤矿辅助运输车辆行驶到该闭锁区间的终点位置并读卡成功后，超时报警停止，之后煤矿辅助运输车辆进入到下一闭锁区间，重新执行步骤S30、步骤S40与步骤S50。
[0008]根据本专利技术实施例的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，可选地，所述步骤S10中，路径规划算法包括：首先，利用始发地和目的地的分布，结合巷道地图，确定出所有可行的运输路线Line
i
；然后，利用巷道内各RFID读卡器的分布和编码信息，提前确定好每两个读卡器之间的距离x
i
；然后，计算出每条运输路线的总里程S
i
；最后，比较每条运输路线的总里程，得到最小总里程S
min
，其对应的运输路线为最优运输路线。
[0009]根据本专利技术实施例的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，可选地，所述的RFID读卡器的编码信息包括RFID读卡器的编号、位置信息以及与其相邻读卡器之间的距离信息。
[0010]根据本专利技术实施例的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，可选地，所述步骤S20中初始速度v0通过如下公式确定，v0=L/T。
[0011]根据本专利技术实施例的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，可选地，所述步骤S30中，离散化的里程估计模型为x=v0t+w(t)，其中w(t)为模型噪声。
[0012]根据本专利技术实施例的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，可选地，所述w(t)通过如下公式确定，w(t)=kt；其中，k为复杂度。
[0013]根据本专利技术实施例的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，可选地，煤矿辅助运输车辆处于上坡状态时k=
‑
0.5v0；煤矿辅助运输车辆处于下坡状态时k=0.5v0；煤矿辅助运输车辆处于平坦路面行驶状态时k=0；煤矿辅助运输车辆处于停车等待或装卸货状态时k=
‑
v0。
[0014]根据本专利技术实施例的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，可选地，所述步骤S40中，[v0，t]预测模型是利用v0与t的历史统计信息，通过机器学习或深度学习建立。
[0015]根据本专利技术实施例的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，可选地，所述步骤S50中，超时预警与超时报警通过设置在煤矿辅助运输车辆驾驶室内的防爆手机终端进行；在进行超时预警时，远程服务器通过防爆手机终端提醒司并询问司机；
在进行超时报警时，远程服务器主动获取防爆手机终端的位置信息，从而确定煤矿辅助运输车辆的精确位置信息。
[0016]根据本专利技术的另一方面，提供了一种煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位系统，基于本专利技术的煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法包括：RFID读卡装置，其设置于主巷道的入口和各巷道分支的路口；RFID标签，其有两个，分别设置于煤矿辅助运输车辆的首尾两端；防爆手机终端，其设于煤矿辅助运输车辆的驾驶室内；无线基站，其设置于主巷道和巷道分支一侧，用于进行无线信号传输。
[0017]有益效果相比于现有技术，本专利技术至少具有如下有益效果：煤矿井下巷道空间狭长多分支，相比于传统的辅助运输车辆区间定位，本专利技术方法中的位置预估实现了硬件区间定位和软件处理的精确定位的融合，同时本专利技术还具有精确定位唤醒机制，具有更高的定位精度。
[0018]煤矿辅助运输车辆精确定位技术存在成本高、供电难、更换电池频繁，而本专利技术方法中的位置预估和精确定位唤醒机制可实现按需定位，精确定位装置不需要实时工作，有效降低了定位系统的能耗和成本，延长了防爆手机终端的待机时间。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、根据煤矿辅助运输车辆始发地与目的地分布信息，利用路径规划算法确定煤矿辅助运输车辆的最优运输路线，在最优运输路线对应的巷道分岔路口处设置有RFID读卡器，将最优运输路线划分为多个闭锁区间，各闭锁区间的长度为相邻两个RFID读卡器之间的长度；S20、在煤矿辅助运输车辆首尾两处分别设置一RFID标签，两RFID标签之间的距离为煤矿辅助运输车辆长度L，利用煤矿辅助运输车辆长度L和各RFID读卡器读到煤矿辅助运输车辆首末两个标签所用的时间T，确定煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的初始速度v0；S30、利用煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的初始速度v0，建立离散化里程估计模型，进行煤矿辅助运输车辆实时位置更新，获得煤矿辅助运输车辆在各闭锁区间内的动态轨迹信息；S40、利用煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的初始速度v0，和煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间所用时间t的历史统计信息，建立[v0，t]预测模型，通过预测模型，得到煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的理论时间t0；S50、比较煤矿辅助运输车辆通过各闭锁区间的实际时间t和理论时间t0，若t≤t0，不启动超时预警与超时报警，此时执行步骤S30的定位，若t0<t≤1.1t0，启动超时预警，提醒司机已超时并询问运行状况，若t>t0，启动超时报警，远程服务器主动获取煤矿辅助运输车辆的位置信息，并用该位置信息对步骤S30的动态轨迹信息进行修正，获得煤矿辅助运输车辆精确的动态位置和轨迹信息；S60、当煤矿辅助运输车辆行驶到该闭锁区间的终点位置并读卡成功后，超时报警停止，之后煤矿辅助运输车辆进入到下一闭锁区间，重新执行步骤S30、步骤S40与步骤S50。2.根据权利要求1所述的一种煤矿辅助运输车辆低能耗分级定位方法，其特征在于，所述步骤S10中，路径规划算法包括：首先，利用始发地和目的地的分布，结合巷道地图，确定出所有可行的运输路线Line
i
；然后，利用巷道内各RFID读卡器的分布和编码信息，提前确定好每两个读卡器之间的距离x
i
；然后，计算出每条运输路线的总里程S
i
；最后，比较每条运输路线的总里程，得到最小总里程S<...

【专利技术属性】
技术研发人员：江帆，皇行涛，朱真才，周公博，刘年胜，王立兵，张传生，郭俊峰，沈刚，程舒曼，马金磊，张超凡，易雯雯，
申请(专利权)人：徐州科瑞矿业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：