【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤矿安全监测领域，涉及一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法。
技术介绍
1、现基于uwb的精确定位技术已在煤矿行业应用推广，主要用于实现井下人员定位考勤管理、区域人员限员限入、车辆定位调度、智能辅运等应用，上述应用基于可靠的定位数据。煤矿井下巷道错综复杂，主要由直巷道、弯曲巷道以及多巷道交错处的多叉路口组成。uwb一维定位一般具有单基站tof定位、双基站tdoa定位两种定位方案，两种定位技术在井底车场等存在多分支巷道场景时，存在定位不可靠、漫游切换慢等问题，导致定位调度、智能辅运等智能应用可靠性差。单基站tof定位方案，具有建设成本低、布设简单优点，但是存在交叉覆盖区域漫游慢、多岔路口等特殊场景定位不可靠的问题；双基站tdoa定位方案，采用双基站的定位模式，具有并发容量高、多岔路口识别识别可靠优点，但需要上位机进行定位解算，存在方案成本高、定位精度差、系统可靠性差的缺点。因此，实现井下包括直巷道、弯曲巷道以及多叉路的全场景可靠定位，是行业内的共性难题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法。uwb一维定位一般具有单基站tof定位、双基站tdoa定位两种定位方案。单基站tof定位具有建设成本低、布设简单优点，但是存在交叉覆盖区域漫游慢、多岔路口等特殊场景定位不可靠的问题；双基站tdoa定位方案，具有全场景定位可靠性高优点，但井下全区域覆盖会导致建设成本高、定位精度差的缺点。因此，本专利技术设计基于单基站与双基站自适应定
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法，该方法包括以下步骤：
4、s1：根据不同的煤矿井下场景布置不同类型的uwb定位基站；
5、在直巷道布置类型ⅲ定位基站；
6、在弯曲巷道布置类型ⅱ定位基站和类型ⅲ定位基站；
7、在多岔路口的岔路口位置布置类型ⅱ定位基站、与类型ⅱ基站相邻位置布置类型ⅰ定位基站；
8、所述类型ⅰ定位基站的内部具有两路uwb测距单元，uwb测距单元分别通过馈线连接外置的全向天线和定向天线；
9、所述类型ⅱ定位基站只有一路uwb测距单元，通过馈线连接外置的全向天线；
10、所述类型ⅲ定位基站的内部具有两路uwb测距单元，分别通过馈线连接外置定向天线；
11、s2：uwb定位基站布置完成后，上位机录入基站坐标以及类型ⅱ定位基站、类型ⅰ定位基站主从关系、基站唯一性地址addr信息；主基站按照固定间隔发送时钟同步帧，从基站接收进行时钟同步；不同终端具有唯一性地址addr，其为测距发起方；终端按照固定的时间周期n发送定位申请帧，每一个定位申请帧具有唯一的id，实现区分不同定位周期的定位帧；终端发送的定位申请帧，除包含uwb定位所需信息之外，还包含有终端的唯一性地址addr、本次定位帧的唯一性序号id、以及在类型ⅲ基站和类型ⅰ基站网内地址号
12、不同类型的uwb定位基站在接收到定位申请帧后具有不同处理流程：
13、类型ⅲ定位基站的定位流程为：类型ⅲ定位基站与终端定位时，首先要对终端进行入网管理、分配时隙；基站接收定位申请帧后，首先根据addr判断终端是否在本基站的入网注册表内或在其他基站的入网注册表内；若在本基站入网注册表，则将进行根据ds-twr定位算法进行双边测距；若在其他基站入网注册表内，则抛弃此定位申请帧；若不在本基站入网注册表，则基站与终端按照ds-twr定位算法进行双边测距，在定位过程中基站回复包含定位时隙码的信息，终端下次发送定位申请按照此时隙进行发送；
14、类型ⅰ定位基站的定位流程为：类型ⅰ基站接收到终端定位帧后，插入定位帧接收时间上传至上位机软件，上传至上位机软件；上位机软件将本基站定位帧与相邻从基站上传的定位帧，采用tdoa算法解算含终端唯一性id定位值；定位解算完成后，判断定位值到主、从基站的距离之是否小于本基站与从基站之间距离l，若小于等于则保存定位值；若大于则抛弃此定位置；
15、类型ⅱ定位基站的定位流程为：类型ⅱ定位基站与终端定位时，定向天线的uwb测距单元和全向天线的uwb测距单元接收到终端定位帧具有不同流程；定向天线的uwb测距单元，按照类型ⅲ定位基站的定位流程进行定位解算；全向天线的uwb测距单元，首先判断是否能正常接受相邻主基站的时钟同步帧，若不能正常接收，则结束此次定位；若能正常接收，则插入定位帧接受时间及与主基站时钟系数k，上传至上位机软件，上位机软件将本基站定位帧与相邻主基站上传的定位帧，采用tdoa算法解算含终端唯一性id定位值；
16、上述定位解算完成后，上位机软件根据唯一性定位帧序列号id，查找是否存在多个定位值，若存在，则选取tdoa定位值作为定位结果。
17、可选的，所述类型ⅱ定位基站的定位具体为：
18、定位基站定位终端的定位需要两个类型ⅱ定位基站共同完成；在安装时，位置相邻的两个基站，需要通过测量获取两个基站天线中心点之间的精确距离l1，并保存至上位机数据库；同时上位机软件将类型ⅱ定位基站根据工作时间设置主模式和从模式，即一个设置为主基站、一个设置为从基站，主基站通过uwb时钟同步帧对配对的从基站进行时钟同步；定位时，终端按照一定时间间隔发送具有特殊序号标志的定位帧，主基站将接收到的定位帧插入接受时间上传至上位机软件，从基站将接收到的定位帧时间、与主基站的时钟同步关系值插入上传至上位机软件；上位机软件通过以下公式计算终端所在位置；
19、l＝l1+l2
20、t1*c-t2*c＝l1-l2
21、t2＝k*t1
22、
23、式中：l表示基站#1与基站#2的距离；
24、l1表示终端到基站#1的距离；
25、l2表示终端到基站#1的距离；
26、t1表示基站#1接收到终端发送的定位帧到达时间；
27、t2表示基站#2接收到终端发送的定位帧到达时间；
28、c表示电磁波在空中传播速度；
29、k表示主基站与从基站的时钟比例系数，通过时钟同步得到。
30、可选的，所述类型ⅲ定位基站的定位具体为：
31、类型ⅲ下定位基站定位终端发送定位帧，定位基站的#1、#2uwb测距单元分别通过定位天线与终端进行双边双向测距，获取终端与天线之间的距离la、lb，同时在测距过程中获取定位终端到#1、#2测距单元的信号强度；当la<lb时，认为定位终端在定向天线#1一侧，终端与基站的距离为la；当la>lb，时认为定位终端在定向天线#2一侧，终端与基站的距离为lb；当la＝lb，判断rssia和rssib的值，哪一个值大，则认为终端在哪一侧；
32、标识卡首先发送握手信息并记录t1时刻；当基站收到标签的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法，其特征在于：所述类型Ⅱ定位基站的定位具体为：
3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法，其特征在于：所述类型Ⅲ定位基站的定位具体为：
4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法，其特征在于：所述类型I定位基站的定位具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下全场景自适应可靠定位方法，其特征在于：所述类型ⅱ定位基站的定位具体为：
3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡亮，温贤培，郭江涛，胡宇，刘亚辉，王飞，戴剑波，林引，黄友胜，赵光绪，张金豪，田军，周代勇，张加易，张建锋，何青松，郑芳菲，刘慧洁，王斌，段明，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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