井下人员定位的方法技术

本发明专利技术提出一种井下人员定位方法，实现如下：在井下设置固定的无线接入节点，通过专用的定位终端采集三个相邻接入节点的无线信号强度，作为定位的基础依据；当检测到某接入节点的信号大于设定值一，判断其处在该接入节点旁有限范围内；当检测到三个接入节点都小于设定值一，采用3轴加速度传感器计算定位终端携带人的行走的步次，以计算距离接入节点位置；采用三个接入节点无线信号强度变化趋势，判断人员行走方向；当检测到三个接入节点中两个信号强度差小于设定值二时，采用磁力角传感器检测人员转向修正人员行走方向。本发明专利技术的井下人员定位方法，克服了由于井下无线分布特性复杂造成的定位和方向错误，具有定位准确、实施简便的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通讯领域，特别涉及一种井下人员定位算法。
技术介绍
随着我国经济体制改革不断深入，现代化进程不断加快，国家对煤矿安全日益重视，监管力度不断加强，大中型煤矿和众多乡镇小煤矿均已装备了井下人员定位系统，可以利用相应的矿井人员跟踪定位设备，对煤矿入井人员进行实时自动跟踪和考勤，但是如何实现精确掌握每个员工在井下的位置及活动轨迹仍然是需要亟待解决的问题。现有人员定位系统存在的问题 目前井下人员的跟踪，基本上采用的是RFID和基于无线传感网络的的定位方法。I、RFID 方法RFID方法是在在矿井井口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡(RFID)读取的方法对下井人员进行记录跟踪的方法。这种方法存在如下几个问题(I)定位精度低RFID定位原理采用基站对识别卡进行扫描，识别卡进入基站范围后，确认该人员处于基站周围，其定位精度完全取决于基站的布置密度，无法判断人员处于基站覆盖区的具体位置和覆盖区外的具体位置。(2)在高速条件下定位人员漏检率较高射频卡这种系统读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况(例如乘车下井、多人一超行走)，此时，系统往往会出现漏读；提高系统在高速、大流量下识别的准确性是人员定位系统面临的一个难题。总之，现有的RFID射频读写系统(包括SuperRFID)，很难实现井下人员的区域定位和井下人员的考勤，从使用的技术上不能实现真正意义上的井下人员定位跟踪。2、基于无线传感网络的定位方法常见的无线传感网络定位算法多是采用基于RSSI (Received Signal StrengthIndicator)的定位方式，采用无线终端采集到的RSSI值，通过RSSI与终端到传感网络节点的距离的对应关系来实现人员定位。这种方法存在RSSI与终端到传感网络节点的距离的对应关系获取困难无线通信中信号随接收机与发射机之间的距离不断变化即产生了衰落。其中，信号强度曲线的中一直呈现慢速变化，称为慢衰落，可以采用空间衰落公式等模拟距离和衰减特性的对应关系；信号强度曲线的瞬时值呈快速变化，称快衰落。移动台附近的散射体(地形，地物和移动体等)引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象叫做快衰落。针对井下有限空间电磁波传播情况，煤壁类型与粗糙度、支护柱、过梁、车辆甚至人员行走都对无线空间传输特性产生不可忽略的影响，势必加剧快衰落特性的显现。因此，难以获得RSSI与终端到传感网络节点的距离的对应关系以获取终端的位置3、基于无线传感网络和辅助定位措施的定位方法有部分定位算法采用一些辅助手段来修正RSSI衰落特性的错误，例如有采用加速度传感器来取得人行走加速度特性，通过积分方式来获取人员相对传感器网络节点的距离，该方式存在的问题在于加速度传感器的计量误差和累积误差将严重影响定位精度，另外三轴加速度传感器在检测行走方向时随着人员佩戴终端的位置角度有较大方向误差，上述两个因素造成该方法难以满足人员定位的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种针对煤矿等特殊工业现场的使用要求，实现井下人员精确定位。该方法定位精度高，实现简单，位置分析算法简便。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是一种井下人员定位方法，其特征在于，包括以下步骤在井下预先设置间隔固定的无线接入节点，并测量得到所有所述无线接入节点的位置信息；井下人员携带无线的定位终端采集三个相邻接入节点的无线信号强度，作为定位的基础依据；当检测到某接入节点的信号大于设定值一，判断其处在该接入节点旁有限范围内，并接收基准位置；当采集到基准点的信号强度开始小于设定值一的时刻起，采用3轴加速度传感器计算定位终端携带人的行走的步次，以计算出无线装置相对与基准点的距离；并根据所述三个无线接入节点的位置信息、以及与所述无线装置与所述三个无线接入节点中另外两个节点之间的信号强度的变化量计算所述当前位置相对于所述外两个节点的距离，计算出位移。所述无线接入节点分列固定在煤壁上。所述无线接入网络的接入方式可为以下方式中的一种WLAN、ZigBee, UffB,Bluetooth、CDMA 和 GSM 方式。井上服务器端获取终端上传的信号较强的数个无线接入节点的RSSI，通过与预先设置的在无线接入节点周围的基准值比较，如某一接入节点的RSSI大于该基准值，判断终端处于该无线接入节点旁。所述定位终端包含磁力角传感器，通过磁力角传感器计算人是否在采样区间内有转向动作。方向矢量信息通过终端上传得三个接入节点无线信号强度变化趋势判断；当检测到三个接入节点中两个信号强度差小于设定值二时，采用磁力角传感器检测人员转向修正人员行走方向。获取终端定时上传的计步次数，结合前次处于某接入节点旁的基准点确认，进行对定时上传的步次累积并结合方向矢量信息计算人员当前所处的位置。步次信息在定位终端通过基准位置时开始采集，并通过无线接入网络定时上传， 当定位终端通过下一个基准位置时对当前累积步次清零。在井下设置固定的无线接入节点，通过专用的定位终端采集三个相邻接入节点的无线信号强度，作为定位的基础依据；当检测到某接入节点的信号大于设定值一，判断其处在该接入节点旁有限范围内；当检测到三个接入节点都小于设定值一，采用3轴加速度传感器计算定位终端携带人的行走的步次，以计算距离接入节点位置；采用三个接入节点无线信号强度变化趋势，判断人员行走方向；当检测到3个接入节点中两个信号强度差小于设定值二时，采用磁力角传感器检测人员转向修正人员行走方向。井下人员定位方法，井下人员携带的无线装置在随着井下人员在三个预先固定好的相邻的无线接入节点连线方向上移动时，该无线装置实时地与这三个相邻的无线节点进行无线通信，并分别采集这三个无线节点的信号强度，根据距离越远，无线信号强度越弱这一概念，可以实时地判断出无线装置与三个无线节点间的信号变化，可知，当无线装置检测到某一接入节点的信号大于设定值一时，判断其处在该接入节点旁有限范围内，以该无线接入节点作为基准点，当采集到基准点的信号强度开始小于设定值一的时刻起采用3轴加速度传感器计算定位终端携带人的行走的步次，从而计算出无线装置距离接入节点位置。在此过程中，根据无线装置与另外两个无线节点之间的信号变换量确定该无线装置是在三个节点中间范围内，还是在三个节点的另一侧，结合磁力角传感器采集的磁力角信息，进而得到无线装置的精确位置。如果无线装置从基准点移动通过另一无线接入节点，则将以另一无线接入节点作为基准点，将之前的步次信息以及转向次数清零，而后再次计算无线装 置相对于新基准点的相对位置。所述的井下人员定位方法采用定位终端实时检测信号较强的数个无线接入节点的RSSI、步次信息和磁力角当前值，并通过无线接入网络定时上传。通过加速度传感器来计算人员的步次，通过磁力角传感器来计算人是否在采样区间内有专向动作，并通过无线接入网络定时上传。上传后对当前累积步次与转向次数清零。获取终端上传的信号较强的数个无线接入节点的RSSI，通过与预先设置的在无线接入节点周围的基准值比较，如某一接入节点的RSSI大于该基准值，判断终端处于该无线接入节点旁。获取终端定时上传的计步次数，结合前次处于某接入节点旁的基准点确认，进行对定时上传的步次累积并结合方向矢量信息计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井下人员定位方法，其特征在于，包括以下步骤 在井下预先设置间隔固定的无线接入节点，并测量得到所有所述无线接入节点的位置信息； 井下人员携带无线的定位终端采集三个相邻接入节点的无线信号强度，作为定位的基础依据； 当检测到某接入节点的信号大于设定值一，判断其处在该接入节点旁有限范围内，并接收基准位置；当采集到基准点的信号强度开始小于设定值一的时刻起，采用3轴加速度传感器计算定位终端携带人的行走的步次，以计算出无线装置相对与基准点的距离；并根据所述三个无线接入节点的位置信息、以及与所述无线装置与所述三个无线接入节点中另外两个节点之间的信号强度的变化量计算所述当前位置相对于所述外两个节点的距离，计算出位移。2.根据权利要求I所述的井下人员定位方法，其特征在于，所述无线接入节点分列固定在煤壁上。3.根据权利要求I所述的井下人员定位方法，其特征在于，所述无线接入网络的接入方式可为以下方式中的一种WLAN、ZigBee, UffB, Bluetooth、CDMA和GSM方式。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旸，路成林，
申请(专利权)人：陕西西科美芯科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：