巷道環(huán)境定位方法、裝置、系統(tǒng)以及定位標(biāo)簽卡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無(wú)線(xiàn)電測(cè)量定位技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，設(shè)及一種定位巷道環(huán)境方法、裝 置、系統(tǒng)W及定位標(biāo)簽卡。
【背景技術(shù)】
[0002] 在社會(huì)生產(chǎn)、工業(yè)作業(yè)中，經(jīng)常會(huì)遇到復(fù)雜的巷道環(huán)境，其中W礦山開(kāi)采行業(yè)，隧 道橋梁等基建行業(yè)建設(shè)尤為突出。在復(fù)雜巷道環(huán)境中的作業(yè)，安全問(wèn)題一直是一個(gè)棘手的 問(wèn)題。在巷道環(huán)境下作業(yè)，多采取定位作業(yè)人員的方法，保障作業(yè)人員安全。在定位技術(shù)層 面，現(xiàn)有的衛(wèi)星定位技術(shù)，例如GPS、北斗等，都僅僅局限于地表定位。其定位信號(hào)并不能覆 蓋到情況復(fù)雜的巷道內(nèi)。因此，巷道環(huán)境中需采取不同于衛(wèi)星定位的特定定位方法。
[0003] 現(xiàn)今的巷道內(nèi)定位方式，主要采用區(qū)域定位方法，通過(guò)布設(shè)一定數(shù)量基站，覆蓋不 同的區(qū)域，當(dāng)作業(yè)人員進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，獲得該作業(yè)人員在此區(qū)域的信息。該種方法只能進(jìn)行 大致的區(qū)域定位。
[0004] 對(duì)于巷道內(nèi)的精確定位方法。主要有兩種方法。第一種，采用接收信號(hào)強(qiáng)度指示 巧eceivedSi即alStrengthIndicator，RSSI)建立信道衰落模型，通過(guò)不同的RSSI的值 對(duì)應(yīng)相應(yīng)的距離。第二種，采用飛行時(shí)間測(cè)量距離的方法，將電磁波傳播的時(shí)間轉(zhuǎn)換為距 離。
[0005] 對(duì)于通過(guò)RSSI建立模型定位的方法，模型的仿真效果和實(shí)際應(yīng)用效果差距很大， 只可W粗略的通過(guò)RSSI的值定位出人員的大概區(qū)域，在精確定位上的實(shí)際應(yīng)用并不成功。
[0006] 對(duì)于飛行時(shí)間單基站測(cè)量定位的方法，能較為精準(zhǔn)的測(cè)量定位基站到作業(yè)人員的 距離。直接測(cè)量定位基站到定位標(biāo)簽卡的距離，是空間中兩點(diǎn)的直線(xiàn)距離，并不能很真實(shí)反 映二維地圖平面的兩點(diǎn)距離。該是巷道定位產(chǎn)生幾何誤差的原因。當(dāng)作業(yè)人員越接近定位 基站時(shí)，該種定位誤差越大，導(dǎo)致了定位的嚴(yán)重不精確。同時(shí)，僅能得到定位人員到定位基 站的距離，而不能判斷定位人員相對(duì)于定位基站的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種定位方法和裝置方法和裝置，W使在巷道環(huán)境下對(duì)作 業(yè)人員定位不夠精確的問(wèn)題得到改善。
[000引為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下：
[0009] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種巷道環(huán)境定位方法，應(yīng)用于定位系統(tǒng)，所述巷 道環(huán)境定位系統(tǒng)包括巷道環(huán)境定位裝置、待定位載體所攜帶的定位標(biāo)簽卡W及多個(gè)定位基 站，所述巷道環(huán)境定位裝置保存有每個(gè)所述定位基站的安裝高度值，所述方法包括；所述巷 道環(huán)境定位裝置獲得每一個(gè)基站信號(hào)覆蓋到所述定位標(biāo)簽卡的所述定位基站相對(duì)于所述 定位標(biāo)簽卡的RSSI值；根據(jù)所述RSSI值選擇所述多個(gè)定位基站中的兩個(gè)分別作為第一定 位基站和第二定位基站，所述第一定位基站的所述RSSI值大于所述第二定位基站的所述 RSSI值；獲得所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站之間的空間距離值Ri、所述定位標(biāo)簽卡 與所述第二定位基站之間的空間距離值RsW及所述第一定位基站與所述第二定位基站之 間的空間距離值Rs;根據(jù)R1、R2、Rs、所述第一定位基站的安裝高度值HiW及所述第二定位 基站的安裝高度值&判斷所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站的位置方向關(guān)系；根據(jù)所述 位置方向關(guān)系，由Ri、R2、Rs、HiW及計(jì)算所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站之間的巷 道距離值Y，所述巷道距離值Y為，將所述第一定位基站垂直映射到所述定位標(biāo)簽卡所在水 平面后，沿著巷道的當(dāng)前延伸方向，所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站之間的距離值。
[0010] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所 述根據(jù)所述RSSI值選擇所述多個(gè)定位基站中的兩個(gè)分別作為第一定位基站和第二定位基 站，包括：根據(jù)所述RSSI值選擇所述多個(gè)定位基站中RSSI值最大的兩個(gè)分別作為第一定位 基站和第二定位基站。
[0011] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所 述根據(jù)Ri、R2W及R3判斷所述定位標(biāo)簽卡相對(duì)于所述第一定位基站的位置方向關(guān)系，包括： 分別計(jì)算化?f2//,2和2//|打2 +片+成的值，所述安裝高度值為進(jìn)行定位時(shí)所述定位標(biāo)簽卡 所在水平面與所述定位基站所在水平面之間的垂直距離；比較馬+ 2//,2和2//|片;-.!-片+的 的值，如果成+2W|2 >2//,片:+奸+片，則判定所述第一定位基站W(wǎng)及所述第二定位基站 位于所述定位標(biāo)簽卡的同側(cè)；如果爲(wèi)+2i/i2 <2巧好2 +好+成，則判定所述第一定位基站W(wǎng)及所述第二定位基站位于所述定位標(biāo)簽卡的異側(cè)。
[0012] 結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面 的第S種可能的實(shí)施方式，其中，所述根據(jù)所述位置方向關(guān)系，由Ri、R2、R3、HiW 及H,計(jì)算所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站之間的巷道距離值，包括：當(dāng)所述 第一定位基站W(wǎng)及所述第二定位基站位于所述定位標(biāo)簽卡的同側(cè)時(shí)，根據(jù)公式 Y=(時(shí)-時(shí)-巧+2H: -2H、H:)/2^yJ巧，計(jì)算所述巷道距離值Y;當(dāng)所 述第一定位基站W(wǎng)及所述第二定位基站位于所述定位標(biāo)簽卡的異側(cè)時(shí)，根據(jù)公式 F=(片+成-馬-2//|2 + ，計(jì)算所述巷道距離值Y。
[0013] 結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所 述方法還包括：循環(huán)N次；獲得所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站之間的空間距離值Ri、 所述定位標(biāo)簽卡與所述第二定位基站之間的空間距離值R2W及所述第一定位基站與所述 第二定位基站之間的空間距離值Rs;根據(jù)R1、R2、Rs、所述第一定位基站的安裝高度值HiW 及所述第二定位基站的安裝高度值判斷所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站的位置方 向關(guān)系；根據(jù)所述位置方向關(guān)系，由而、1?2、33、^^1^及!12計(jì)算所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定 位基站之間的巷道距離值Y，所述巷道距離值Y為，將所述第一定位基站垂直映射到所述定 位標(biāo)簽卡所在水平面后，沿著巷道的當(dāng)前延伸方向，所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站 之間的距離值；其中，N為大于等于1的整數(shù)，循環(huán)得到的N個(gè)巷道距離值分別表示為Y2、 \.....Yw+i，將循環(huán)之前計(jì)算得到的巷道距離值表示為Yi，根據(jù)公式F=K/(W+ 1)計(jì)算最 i 終的巷道距離值Y。
[0014] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種巷道環(huán)境定位裝置，應(yīng)用于定位系統(tǒng)，所述 巷道環(huán)境定位系統(tǒng)包括所述巷道環(huán)境定位裝置、待定位載體所攜帶的定位標(biāo)簽卡W及多個(gè) 定位基站，所述巷道環(huán)境定位裝置保存有每個(gè)所述定位基站的安裝高度值，所述裝置包括： RSSI值獲得單元，用于獲得每一個(gè)基站信號(hào)覆蓋到所述定位標(biāo)簽卡的所述定位基站相對(duì)于 所述定位標(biāo)簽卡的RSSI值；定位基站選擇單元，用于根據(jù)所述RSSI值選擇所述多個(gè)定位基 站中的兩個(gè)分別作為第一定位基站和第二定位基站，所述第一定位基站的所述RSSI值大 于所述第二定位基站的所述RSSI值；空間距離值獲得單元，用于獲得所述定位標(biāo)簽卡與所 述第一定位基站之間的空間距離值Ri、所述定位標(biāo)簽卡與所述第二定位基站之間的空間距 離值RsW及所述第一定位基站與所述第二定位基站之間的空間距離值R3;方向判斷單元， 用于根據(jù)Ri、R2、Rs、所述第一定位基站的安裝高度值HiW及所述第二定位基站的安裝高度 值&判斷所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站的位置方向關(guān)系；巷道距離值計(jì)算單元，根 據(jù)所述位置方向關(guān)系，由Ri、R2、Rs、HiW及計(jì)算所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站之 間的巷道距離值Y，所述巷道距離值Y為，將所述第一定位基站垂直映射到所述定位標(biāo)簽卡 所在水平面后，沿著巷道的當(dāng)前延伸方向，所述定位標(biāo)簽卡與所述第一定位基站之間的距 離值。
[0015] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所 述定位基站選擇單元，還用于：根據(jù)所述RSSI值選擇所述多個(gè)定位基站中RSSI值最大的兩 個(gè)分別作為第一定位基站和第二定位基站。
[0016] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中， 所述方向判斷單元，包括：計(jì)算子單元，用于分別計(jì)算電+2/片和2巧打2 +辟+馬的值；比 較子單元，用于比較馬+ 2啤和2巧巧+辟+成的值，如果馬+2邱>2巧化+背+成， 則判定所述第一定位基站W(wǎng)及所述第二定位基站位于所述定位標(biāo)簽卡的同側(cè)；如果 每+2好12 < 2//|片，+磚+成，則判定所述第一定位基站W(wǎng)及所述第二定位基站位于所述定 位標(biāo)簽卡的異側(cè)。
[0017] 結(jié)合第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第= 種可能的實(shí)施方式，其中，巷道距離值計(jì)算單元，包括；第一巷道距離值計(jì)算子單元，用 于當(dāng)所述第一定位基站W(wǎng)及所述第二定位基站位于所述定位標(biāo)簽卡的同側(cè)時(shí)，根據(jù)公式 F=(馬-片-咕+2辟-(片2 -//|)2，計(jì)算所述巷道距離值Y;第二巷道距 離值計(jì)算子單元，用于當(dāng)所述第一定位基站W(wǎng)及所述第二定位基站位于所述定位標(biāo)簽卡的 異側(cè)時(shí)，根據(jù)公式F二(片+磚-磚-W,2 +2巧//:)/2^咕-(//-:-//,)'計(jì)算所述巷道距離 值Y。
[0018] 結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中