【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，具体而言，涉及一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统。
技术介绍
1、随着现代工业的不断发展，对于矿产资源的需求也在不断增加。地下煤矿作为重要的矿产资源之一，其开采和利用对于国家的经济发展具有重要意义。然而，地下煤矿的开采和利用面临着诸多挑战，其中之一就是对于矿工、车辆以及物资等定位对象的追踪，为了解决地下煤矿通道的定位问题，近年来新兴的uwb技术为定位技术的发展提供了新的机遇。
2、现有针对地下煤矿通道定位对象的追踪，一方面采用多uwb基站的toa定位方法和tdoa定位方法实现对地下煤矿通道内定位对象的精确坐标获取，但该类方法需要在地下煤矿通道内布设至少3个uwb基站，不仅增加定位监测成本，还可能在地下空间有限且复杂的环境中存在布设受限问题，另一方面也有采用uwb和其他技术的融合实现，例如对地下煤矿通道进行重要区域和非重要区域划分，利用uwb技术对重要区域精准定位，利用天线射频技术对地下煤矿通道的非重要区域粗略定位，二者融合管理，虽能够在一定程度上减少布设基站数量和布设成本，但无法保障通道全方位定位精确化。因此为共同实现基站布设精简化和通道全方位定位精确化，引入一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统至关重要。
技术实现思路
1、为了克服
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中的缺点，本专利技术实施例提供了一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统,能够有效解决上述
技术介绍
中涉及的问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一
3、参考区域基站布设模块，用于将设定空间体积的目标地下煤矿通道部分区域记为参考区域，在参考区域按照指定规则布设基站a、基站b以及数据网关，设定基站a和基站b的三维布设坐标，并将参考区域划分为一区和二区。
4、目标对象子区域位置确定模块，用于根据基站a和基站b是否接收到目标对象定位标识卡的发送请求，初步确定目标对象所在参考区域的子区域位置。
5、数据网关信号数据获取模块，用于将目标对象所在参考区域的子区域位置的信号数据传输至数据网关。
6、目标对象位置坐标分析模块，用于根据数据网关接收到的目标对象所在参考区域的子区域位置的信号数据，分析目标对象的三维位置坐标。
7、目标对象位置坐标反馈模块，用于通过数据网关向井上监控中心反馈目标对象的三维位置坐标。
8、云数据库，用于存储单个基站内5g单元和uwb单元的定位覆盖空间体积，存储uwb单元网络信道内合理信号强度，存储uwb单元监测定位允许的设备最大振动幅值、环境最大噪声强度，存储基站5g单元初始输入的位于基站正垂直方向的参照点的信号相位与信号频率。
9、优选地，所述基站布设数量确定模块的具体分析过程为：将云数据库存储的单个基站内5g单元和uwb单元的定位覆盖空间体积分别记为v1、v2，v1＞v2，获取目标地下煤矿通道的空间体积v，由基站布设模型得到地下煤矿通道的基站布设数量。
10、优选地，所述参考区域基站布设模块的具体分析过程为：单个基站内的5g单元和uwb单元均有其对应的定位覆盖空间，设定定位覆盖空间为长方体，将定位覆盖空间的左右两侧定位边缘面分别称为左、右临界端面。
11、指定规则要求基站a的布设位置满足其uwb单元的定位覆盖空间左临界端面与参考区域入口端面重合，要求基站b的布设位置满足其5g单元的定位覆盖空间左临界端面与基站a的uwb单元的定位覆盖空间右临界端面重合，数据网关布设在基站a与基站b中心点位置。
12、将参考区域中基站a的uwb单元的定位覆盖空间区域作为参考区域的一区，将参考区域中基站a的5g单元的定位覆盖空间与基站b的5g单元的定位覆盖空间的重合区域，即参考区域除一区外的剩余区域，作为参考区域的二区。
13、优选地，所述目标对象子区域位置确定模块的具体分析过程为：若基站a在某一时间点接收到目标对象定位标识卡的发送请求，基站b在该一时间点未接收到目标对象定位标识卡的发送请求，初步确定目标对象位于参考区域的一区，若基站a和基站b在同一时间点均接收到目标对象定位标识卡的发送请求，初步确定目标对象位于参考区域的二区。
14、优选地，所述数据网关信号数据获取模块的具体分析过程为：若初步确定目标对象位于参考区域的一区，则基站a接收目标对象定位标识卡发送的请求后，其5g单元和uwb单元在同一时间点使用不同通信频率开放各自的网络信道，获取基站a的5g单元、uwb单元的信号数据并传输至数据网关内。
15、其中基站a的5g单元的信号数据为目标对象定位标识卡发送无线电信号的信号相位和信号频率f1，基站a的uwb单元的信号数据为uwb单元发送脉冲信号给目标对象定位标识卡至脉冲信号返回的用时时长δt以及脉冲信号在uwb单元网络信道内的信号强度波形图。
16、若初步确定目标对象位于参考区域的二区，则基站a和基站b同一时间点接收目标对象定位标识卡发送的请求后，其各自的5g单元在同一时间点使用不同通信频率开放各自的网络信道，获取基站a、基站b的5g单元的信号数据并传输至数据网关内，基站a、基站b的5g单元的信号数据相同，均包括目标对象定位标识卡发送无线电信号的信号相位和信号频率。
17、优选地，所述目标对象位置坐标分析模块的具体分析过程包括：若初步确定目标对象位于参考区域的一区，提取云数据库中存储的基站5g单元初始输入的位于基站正垂直方向的参照点的信号相位与信号频率f0，结合基站a的5g单元的信号数据，由公式得到目标对象与基站a的5g单元参照点间的相对角度，其中π表示圆周率，若θ＞0，表示目标对象位于参照点的右侧，θ＜0，表示目标对象位于参照点的左侧，θ＝0，表示目标对象与参照点在同一直线上。
18、进而根据目标对象与基站a的5g单元参照点间的相对角度，绘制目标对象与基站a间的方位线。
19、根据基站a的uwb单元的信号数据，分析目标对象与基站a间的距离d，其计算公式为：其中c为光速，表示用时时长的修正因子，进而绘制以基站a为圆点，以目标对象与基站a间的距离为半径的圆，将其同目标对象与基站a间的方位线的交点，作为目标对象的位置坐标点。
20、构建以基站a为原点，以目标煤矿地下通道右方向为正方向的二维直角坐标系，获取当目标对象位于参考区域的一区时，目标对象相对与基站a的二维位置坐标(dsinθ,dcosθ)，根据设定的基站a的三维布设坐标(x0,y0,z0)，得到目标对象的三维位置坐标(x0+dsinθ,y0+dcosθ,z0)。
21、优选地，上述用时时长的修正因子的具体分析过程为：提取基站a的uwb单元的信号数据中脉冲信号在uwb单元网络信道内的信号强度波形图，获取信号强度波形图中各波峰值gi，其中i为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于：所述基站布设数量确定模块的具体分析过程为：将云数据库存储的单个基站内5G单元和UWB单元的定位覆盖空间体积分别记为V1、V2，V1＞V2，获取目标地下煤矿通道的空间体积V，由基站布设模型得到地下煤矿通道的基站布设数量。
3.根据权利要求2所述的一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于：所述参考区域基站布设模块的具体分析过程为：单个基站内的5G单元和UWB单元均有其对应的定位覆盖空间，设定定位覆盖空间为长方体，将定位覆盖空间的左右两侧定位边缘面分别称为左、右临界端面；
4.根据权利要求1所述的一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于：所述目标对象子区域位置确定模块的具体分析过程为：若基站A在某一时间点接收到目标对象定位标识卡的发送请求，基站B在该一时间点未接收到目标对象定位标识卡的发送请求，初步确定目标对象位于参考区域的一区，若基站A和基站B在
5.根据权利要求4所述的一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于：所述数据网关信号数据获取模块的具体分析过程为：若初步确定目标对象位于参考区域的一区，则基站A接收目标对象定位标识卡发送的请求后，其5G单元和UWB单元在同一时间点使用不同通信频率开放各自的网络信道，获取基站A的5G单元、UWB单元的信号数据并传输至数据网关内；
6.根据权利要求5所述的一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于：所述目标对象位置坐标分析模块的具体分析过程包括：若初步确定目标对象位于参考区域的一区，提取云数据库中存储的基站5G单元初始输入的位于基站正垂直方向的参照点的信号相位与信号频率f0，结合基站A的5G单元的信号数据，由公式得到目标对象与基站A的5G单元参照点间的相对角度，其中π表示圆周率，若θ＞0，表示目标对象位于参照点的右侧，θ＜0，表示目标对象位于参照点的左侧，θ＝0，表示目标对象与参照点在同一直线上；
7.根据权利要求6所述的一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于：上述用时时长的修正因子的具体分析过程为：提取基站A的UWB单元的信号数据中脉冲信号在UWB单元网络信道内的信号强度波形图，获取信号强度波形图中各波峰值gi，其中i为各波峰的编号，i＝1，2，...，a，提取云数据库中存储的UWB单元网络信道内合理信号强度g0，分析UWB单元网络信道内脉冲信号传输质量系数β1，其计算公式为：其中a表示信号强度波形图中波峰数量，e表示自然常数；
8.根据权利要求6所述的一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于：所述目标对象位置坐标分析模块的具体分析过程还包括：若初步确定目标对象位于参考区域的二区，同上述初步确定目标对象位于参考区域的一区时，获取目标对象与基站A的5G单元参考点间的相对角度分析方法一致，获取初步确定目标对象位于参考区域的二区时，目标对象分别与基站A、基站B内5G单元的参照点间的相对角度，绘制目标对象与基站A、基站B间的方向线，将两直线之间的交点作为目标对象的位置坐标点；
9.根据权利要求8所述的一种基于5G技术的煤矿UWB精准定位融合管理系统，其特征在于：上述当目标对象位于参考区域的二区时，目标对象相对与基站A的二维位置坐标的具体计算公式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统，其特征在于，该系统包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统，其特征在于：所述基站布设数量确定模块的具体分析过程为：将云数据库存储的单个基站内5g单元和uwb单元的定位覆盖空间体积分别记为v1、v2，v1＞v2，获取目标地下煤矿通道的空间体积v，由基站布设模型得到地下煤矿通道的基站布设数量。
3.根据权利要求2所述的一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统，其特征在于：所述参考区域基站布设模块的具体分析过程为：单个基站内的5g单元和uwb单元均有其对应的定位覆盖空间，设定定位覆盖空间为长方体，将定位覆盖空间的左右两侧定位边缘面分别称为左、右临界端面；
4.根据权利要求1所述的一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统，其特征在于：所述目标对象子区域位置确定模块的具体分析过程为：若基站a在某一时间点接收到目标对象定位标识卡的发送请求，基站b在该一时间点未接收到目标对象定位标识卡的发送请求，初步确定目标对象位于参考区域的一区，若基站a和基站b在同一时间点均接收到目标对象定位标识卡的发送请求，初步确定目标对象位于参考区域的二区。
5.根据权利要求4所述的一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统，其特征在于：所述数据网关信号数据获取模块的具体分析过程为：若初步确定目标对象位于参考区域的一区，则基站a接收目标对象定位标识卡发送的请求后，其5g单元和uwb单元在同一时间点使用不同通信频率开放各自的网络信道，获取基站a的5g单元、uwb单元的信号数据并传输至数据网关内；
6.根据权利要求5所述的一种基于5g技术的煤矿uwb精准定位融合管理系统，其特征在于：所述目...
【专利技术属性】
技术研发人员：李素真，张文科，毕晓华，张琦，李垒，张俊卫，陆亮，王红强，于二海，郑慧研，郑古一，张卓亚，
申请(专利权)人：浙江大信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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