【技术实现步骤摘要】
一种用于矿山钻孔救援的生命探测定位方法及系统
[0001]本申请涉及井下位置探测领域，尤其涉及一种用于矿山钻孔救援的生命探测定位方法及系统。
技术介绍
[0002]在产煤中煤矿事故时常发生，对矿工生命安全造成了威胁。钻孔救援是一种事故后救援方式，将生命探测设备放进钻孔中可以探测受困人员。但当钻孔的终孔位置偏离设计位置或目标位置附近巷道发生坍塌时，基于视音频的钻孔生命信息识别技术面临视频遇障失效和声波衰减速度快的问题，无法实现有效探测。雷达探测技术能够穿透岩石、混凝土、煤矿层等非磁性物质，对障碍物后被困人员进行无接触探测，但现有技术通过单一雷达不停换角度探测或者很多个雷达一起探测，使得探测数据较多，同时也没有考虑煤岩的厚度，进而导致计算量较大，探测位置不准确。
技术实现思路
[0003]本申请提供一种用于矿山钻孔救援的生命探测定位方法及系统，以至少解决探测位置不准确且计算量较大的技术问题。
[0004]本申请第一方面实施例提出一种用于矿山钻孔救援的生命探测定位方法，所述方法包括：
[0005]利用放置在钻孔中的背靠背超宽带雷达对待探测区域进行探测，得到待探测区域各预设方向上的雷达回波矩阵，并滤除各所述雷达回波矩阵中的直达波；
[0006]根据滤除直达波后的各预设方向上的雷达回波矩阵确定被困人员所在的各初始方向，及各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵；
[0007]根据各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵确定各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离；>[0008]基于所述各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离确定所述被困人员的位置。
[0009]优选的，所述背靠背超宽带雷达包括：两个SISO雷达，且两个SISO雷达背靠背放置；
[0010]其中，所述两个SISO雷达间通过可伸缩旋转的杆子连接；
[0011]所述两个SISO雷达的天线背部均添加有吸波材料，用于吸收后向辐射。
[0012]进一步的，所述利用放置在钻孔中的背靠背超宽带雷达对待探测区域进行探测，得到待探测区域各预设方向上的雷达回波矩阵，包括：
[0013]步骤F1:将所述背靠背超宽带雷达的两个SISO雷达基于第一预设方向贴在煤岩壁上进行探测，得到第一预设方向上的两个雷达回波矩阵；
[0014]步骤F2：将背靠背超宽带雷达上的杆子水平旋转90
°
，将所述背靠背超宽带雷达的两个SISO雷达基于第二预设方向贴在煤岩壁上进行探测，得到第二预设方向上的两个雷达
回波矩阵；
[0015]步骤F3：将背靠背超宽带雷达上的杆子竖直方向旋转90
°
，同时自动关闭上方的SISO雷达，将向下的SISO雷达贴到钻孔底的煤岩壁进行探测，得到第三预设方向上的一个雷达回波矩阵。
[0016]进一步的，所述根据滤除直达波后的各预设方向上的雷达回波矩阵确定被困人员所在的各初始方向，包括：
[0017]对滤除直达波后的各预设方向上的雷达回波矩阵进行滤除静态杂波处理；
[0018]确定各预设方向上的滤除静态杂波及直达波后的各雷达回波矩阵中各距离门对应慢时间序列的排列熵，并绘制各预设方向上各雷达回波矩阵对应的排列熵曲线，然后分别在各预设方向上各雷达回波矩阵对应的排列熵曲线中查找排列熵最小值；
[0019]判断各排列熵最小值是否小于其对应的预设值，若是，则将该排列熵最小值对应的雷达回波矩阵的采集方向作为初始方向。
[0020]进一步的，所述根据各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵确定各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离，包括：
[0021]基于第i初始方向上雷达回波矩阵确定第i初始方向对应的煤体厚度，及第i初始方向上探测煤岩与空气的交界面的时间；
[0022]在所述第i初始方向上雷达回波矩阵对应的排列熵曲线上查找第i初始方向上排列熵最小值对应的探测时间；
[0023]根据所述第i初始方向对应的煤体厚度、第i初始方向上探测煤岩与空气的交界面的时间和第i初始方向上排列熵最小值对应的探测时间确定第i初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离。
[0024]进一步的，所述第i初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离的计算式如下：
[0025]d
i
＝(t
2,i
‑
t
1,i
)v+h
i
[0026]式中，d
i
为第i初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离，t
2,i
为第i初始方向上排列熵最小值对应的探测时间，t
1,i
为第i初始方向上探测煤岩与空气的交界面的时间，v为雷达波速，h
i
为第i初始方向对应的煤体厚度。
[0027]进一步的，所述基于所述各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离确定所述被困人员的位置，包括：
[0028]以背靠背超宽带雷达所在位置为球心，分别以各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离为半径绘制球面；
[0029]将各球面的相交点作为被困人员的位置。
[0030]本申请第二方面实施例提出一种用于矿山钻孔救援的生命探测定位系统，包括：
[0031]探测模块，用于利用放置在钻孔中的背靠背超宽带雷达对待探测区域进行探测，得到待探测区域各预设方向上的雷达回波矩阵，并滤除各所述雷达回波矩阵中的直达波；
[0032]第一确定模块，用于根据滤除直达波后的各预设方向上的雷达回波矩阵确定被困人员所在的各初始方向，及各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵；
[0033]第二确定模块，用于根据各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵确定各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离；
[0034]第三确定模块，用于基于所述各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离确定所述被困人员的位置。
[0035]本申请第三方面实施例提出一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现如第一方面实施例所述的方法。
[0036]本申请第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所述的方法。
[0037]本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0038]本申请提出了一种用于矿山钻孔救援的生命探测定位方法及系统，其中，所述方法包括：利用放置在钻孔中的背靠背超宽带雷达对待探测区域进行探测，得到待探测区域各预设方向上的雷达回波矩阵，并滤除各所述雷达回波矩阵中的直达波；根据滤除直达波后的各预设方向上的雷达回波矩阵确定被困人员所在的各初始方向，及各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵；根据各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵确定各初始方向对应本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于矿山钻孔救援的生命探测定位方法，其特征在于，所述方法包括：利用放置在钻孔中的背靠背超宽带雷达对待探测区域进行探测，得到待探测区域各预设方向上的雷达回波矩阵，并滤除各所述雷达回波矩阵中的直达波；根据滤除直达波后的各预设方向上的雷达回波矩阵确定被困人员所在的各初始方向，及各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵；根据各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵确定各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离；基于所述各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离确定所述被困人员的位置。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述背靠背超宽带雷达包括：两个SISO雷达，且两个SISO雷达背靠背放置；其中，所述两个SISO雷达间通过可伸缩旋转的杆子连接；所述两个SISO雷达的天线背部均添加有吸波材料，用于吸收后向辐射。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用放置在钻孔中的背靠背超宽带雷达对待探测区域进行探测，得到待探测区域各预设方向上的雷达回波矩阵，包括：步骤F1:将所述背靠背超宽带雷达的两个SISO雷达基于第一预设方向贴在煤岩壁上进行探测，得到第一预设方向上的两个雷达回波矩阵；步骤F2：将背靠背超宽带雷达上的杆子水平旋转90
°
，将所述背靠背超宽带雷达的两个SISO雷达基于第二预设方向贴在煤岩壁上进行探测，得到第二预设方向上的两个雷达回波矩阵；步骤F3：将背靠背超宽带雷达上的杆子竖直方向旋转90
°
，同时自动关闭上方的SISO雷达，将向下的SISO雷达贴到钻孔底的煤岩壁进行探测，得到第三预设方向上的一个雷达回波矩阵。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据滤除直达波后的各预设方向上的雷达回波矩阵确定被困人员所在的各初始方向，包括：对滤除直达波后的各预设方向上的雷达回波矩阵进行滤除静态杂波处理；确定各预设方向上的滤除静态杂波及直达波后的各雷达回波矩阵中各距离门对应慢时间序列的排列熵，并绘制各预设方向上各雷达回波矩阵对应的排列熵曲线，然后分别在各预设方向上各雷达回波矩阵对应的排列熵曲线中查找排列熵最小值；判断各排列熵最小值是否小于其对应的预设值，若是，则将该排列熵最小值对应的雷达回波矩阵的采集方向作为初始方向。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各初始方向上滤除直达波后的雷达回波矩阵确定各初始方向对应的被困人员与所述背靠背超宽带雷达的距离，包括：基于第i初始方向上雷达回波矩阵确定第i初始方向对应的煤体厚度，及第i...
【专利技术属性】
技术研发人员：张婧雯，齐庆杰，孙立峰，程会锋，马天放，王月，贾新雷，
申请(专利权)人：天地科技股份有限公司北京技术研究分公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。