專利名稱：一種井下人員的定位方法、系統(tǒng)及裝置的制作方法
技術領域：
本申請涉及通信技術，特別是涉及一種井下人員的定位方法、系統(tǒng)及裝置。
背景技術：
井下定位可以提供井下人員的數量、位置、分布情況和每個人員任意時刻所在的 位置及各時間段的活動軌跡。因此在礦井發(fā)生事故時，井下定位可以為事故處理和救援工 作提供可靠的數據依據，保證搶險救災和安全救護工作的高效運作。一種定位方法是 0TD0A(Observed Time Difference Of Arrival,抵達時間差) 定位技術，又稱為雙曲線定位，它是通過檢測兩個基站信號到達的時間差來確定UE(User Equipment，用戶設備)位置的，UE位于以兩個基站構成的雙曲線上。具體定位原理的如 下根據UE從兩個不同基站上接收到的信號到達時間和兩個基站下行信號實際發(fā)送時間， 可以確定UE所在的一個雙曲線；再測量一對基站的信號，確定另一個雙曲線，兩個雙曲線 的交點就是UE所在的位置。但是，這種定位方法的精度與時間差精度、發(fā)射機地理位置精度密切相關，另外無 線傳播的多徑效應也會對定位精度造成影響。因此0TD0A方法達不到定位業(yè)務的精度要 求，并且不適合井下定位?，F有的一種井下定位方法是RFID (Radio Frequency Identification,射頻識別) 技術，又稱電子標簽。包括標簽、閱讀器和天線。井下人員佩戴標簽，在井下人員通過閱讀 器時可以進行記錄，但是這種定位方法僅可以獲知井下人員的大致的行進路線，并不能準 確的獲取到人員在井下的位置，定位精度比較低。
發(fā)明內容
本申請?zhí)峁┝艘环N井下人員的定位方法、系統(tǒng)及裝置，以解決現有的井下定位方 法定位精度比較低的問題。為了解決上述問題，本申請公開了一種井下人員的定位方法，包括接收定位服務器發(fā)送的定位請求；通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求，用戶設備接收到所述測量控制請求 后向井下基站返回用戶設備數據；接收井下基站發(fā)送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶設備數據和基站數 據；根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，并生成位置信息發(fā)送給 定位服務器。優(yōu)選的，所述用戶設備數據為時間提前量，所述基站數據為接收時差，所述根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，包括根據所述時間提前量和接收時差計算傳輸時間；將所述傳輸時間乘以光速，得到的計算結果作為用戶設備的位置。
優(yōu)選的，所述根據所述時間提前量和接收時差計算傳輸時間，包括計算所述時間提前量和接收時差的差值作為第一計算結果；將所述第一計算結果除以碼片的速率，得到第二計算結果作為傳輸時間。優(yōu)選的，所述基站數據還包括信號到達角度，所述的方法還包括根據所述信號到達角度對所述第一計算結果進行修正。優(yōu)選的，所述通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求，包括通過井下基站檢測用戶設備的模式；針對處于空閑模式的用戶設備，井下基站發(fā)起尋呼消息，通過所述尋呼消息建立 所述用戶設備與井下基站的連接，使所述用戶設備處于連接模式；針對處于連接模式的用戶設備，井下基站發(fā)送測量控制請求。優(yōu)選的，根據定位請求中的定位報告周期，周期性的接收井下基站發(fā)送的測量數 據。優(yōu)選的，在用戶設備切換小區(qū)時，接收井下基站發(fā)送的測量數據。優(yōu)選的，所述的方法還包括定位服務器根據接收的位置信息生成用戶定位數據表；根據用戶定位數據表顯示所述用戶設備的位置。相應的，本申請還公開了ー種井下人員的定位系統(tǒng)，包括定位服務器、定位裝置、 井下基站和用戶設備，其中所述定位裝置，包括接收請求模塊，用于接收定位服務器發(fā)送的定位請求；第一發(fā)送模塊，用于通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求；接收數據模塊，用于接收井下基站傳送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶 設備數據和基站數據；第二發(fā)送模塊，用于根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，并 生成位置信息發(fā)送給定位服務器。所述用戶設備，用于接收到所述測量控制請求后向井下基站返回用戶設備數據。優(yōu)選的，所述用戶設備數據為時間提前量，所述基站數據為接收時差，所述第二發(fā) 送模塊，包括傳輸時間計算子模塊，用于根據所述時間提前量和接收時差計算傳輸時間；位置計算子模塊，用于將所述傳輸時間乘以光速，得到的計算結果作為用戶設備 的位置。優(yōu)選的，所述傳輸時間計算子模塊，包括第一計算單元，用于計算所述時間提前量和接收時差的差值作為第一計算結果；第二計算單元，用于將所述第一計算結果除以碼片的速率，得到第二計算結果作 為傳輸時間。優(yōu)選的，所述基站數據還包括信號到達角度，所述傳輸時間計算子模塊，還包括修正単元，用于根據所述信號到達角度對所述第一計算結果進行修正。優(yōu)選的，所述井下基站包括檢測模塊，用于檢測用戶設備的模式；
尋呼模塊，用于針對處于空閑模式的用戶設備，發(fā)起尋呼消息，通過所述尋呼消息 建立所述用戶設備與井下基站的連接，使所述用戶設備處于連接模式；發(fā)送請求模塊，用于針對處于連接模式的用戶設備，發(fā)送測量控制請求。優(yōu)選的，所述接收數據模塊，還用于根據定位請求中的定位報告周期，周期性的接 收井下基站發(fā)送的測量數據。優(yōu)選的，所述接收數據模塊，還用于在用戶設備切換小區(qū)時，接收井下基站發(fā)送的 測量數據。優(yōu)選的，所述定位服務器包括生成模塊，用于根據接收的位置信息生成用戶定位數據表；顯示模塊，用于根據用戶定位數據表顯示所述用戶設備的位置。相應的，本申請還公開了一種井下人員的定位裝置，包括接收請求模塊，用于接收定位服務器發(fā)送的定位請求；第一發(fā)送模塊，用于通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求；接收數據模塊，用于接收井下基站傳送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶 設備數據和基站數據；第二發(fā)送模塊，用于根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備所處的位 置，并生成位置信息發(fā)送給定位服務器。優(yōu)選的，所述用戶設備數據為時間提前量，所述基站數據為接收時差，所述第二發(fā) 送模塊，包括傳輸時間計算子模塊，用于根據所述時間提前量和接收時差計算傳輸時間；位置計算子模塊，用于將所述傳輸時間乘以光速，得到的計算結果作為用戶設備 所處的位置。優(yōu)選的，所述傳輸時間計算子模塊，包括第一計算單元，用于計算所述時間提前量和接收時差的差值作為第一計算結果；第二計算單元，用于將所述第一計算結果除以碼片的速率，得到第二計算結果作 為傳輸時間。優(yōu)選的，所述基站數據還包括信號到達角度，所述傳輸時間計算子模塊，還包括修正單元，用于根據所述信號到達角度對所述第一計算結果進行修正。與現有技術相比，本申請包括以下優(yōu)點首先，本申請接收定位服務器發(fā)送定位請求，通過井下基站發(fā)送測量控制請求，用 戶設備接收到所述測量控制請求后向井下基站返回用戶設備數據。然后接收基站傳送的測 量數據，其中，所述測量數據包括用戶設備數據和基站數據，根據所述用戶設備數據和基站 數據計算用戶設備所處的位置，并生成位置信息發(fā)送給定位服務器。本申請通過基站傳送 的測量數據，可以獲知用戶設備所處的位置，多次通過基站傳送的測量數據就可以獲知井 下人員的行進線路，能夠比較準確的獲取到人員在井下的位置，定位精度較高。其次，本申請可以根據定位請求中的定位報告周期，周期性的接收井下基站傳送 的測量數據；并且在用戶設備切換小區(qū)時，接收井下基站傳送的測量數據。因此可以實時的 獲取用戶設備的測量數據，獲取人員在井下的位置。再次，本申請可以顯示出人員在井下的位置，一旦礦井發(fā)生透水、坍塌或火災等突發(fā)事故，可根據人員分布情況提供最佳的逃生路線，并可快速檢索井下人員的最后時刻位 置，給救援人員提供相應信息，為營救爭取寶貴時間。管理者可隨時觀看大屏幕或電腦上 的井下人員及設備活動情況，并可查看任意區(qū)域、任何班組個人的信息狀況，并進行報表打 印，歷史數據查詢，為管理帶來極大的方便。
圖I是本申請實施例所述ー種井下人員的定位方法流程圖；圖2是本申請優(yōu)選實施例所述ー種井下人員的定位方法流程圖；圖3是本申請實施例所述ー種井下人員的定位系統(tǒng)結構圖；圖4是本申請優(yōu)選實施例所述ー種用戶設備的定位系統(tǒng)結構圖；圖5是本申請實施例所述ー種用戶設備的定位裝置結構圖。
具體實施例方式為使本申請的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實 施方式對本申請作進一步詳細的說明。現有技術中的ー種井下定位方法射頻識別技術，包括標簽、閱讀器和天線。井下人 員佩戴標簽，在井下人員通過閱讀器時可以進行記錄，但是這種定位方法僅可以獲知井下 人員的大致的行進路線，并不能準確的獲取到人員在井下的位置，定位精度比較低。本申請?zhí)峁┝拴`種井下人員的定位方法，通過基站傳送的測量數據，可以獲知用 戶設備所處的位置，多次通過基站傳送的測量數據就可以獲知井下人員的行進線路，能夠 比較準確的獲取到人員在井下的位置，定位精度較高。參照圖1，給出了本申請實施例所述ー種井下人員的定位方法流程圖。步驟11，接收定位服務器發(fā)送的定位請求；首先定位服務器可以發(fā)送定位請求給定位裝置，所述定位裝置可以是網絡控制 器，則所述定位裝置可以接收到所述定位請求。步驟12，通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求，用戶設備接收到所述測量 控制請求后向井下基站返回用戶設備數據；所述定位裝置可以首先發(fā)送測量請求給井下基站，其中所述測量請求的請求內容 包括針對井下基站的測量請求和針對用戶設備的測量請求。然后井下基站會發(fā)送測量控制請求給用戶設備，用戶設備接收到所述測量控制請 求后可以執(zhí)行測量的操作，獲取到相應的用戶設備數據，并返回給井下基站。井下基站可以接收到用戶設備返回的用戶設備數據，并且井下基站可以執(zhí)行測量 的操作，獲取到相應的基站數據。步驟13，接收井下基站傳送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶設備數據和 基站數據；然后井下基站可以將所述用戶設備數據和基站數據共同構成測量數據，發(fā)送給定 位裝置，對應定位裝置可以接收到井下基站發(fā)送的測量數據。步驟14，根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，并生成位置信 息發(fā)送給定位服務器。
然后，可以根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，對應生成位 置信息，然后發(fā)送給定位服務器。綜上所述，本申請接收定位服務器發(fā)送定位請求，通過井下基站發(fā)送測量控制請 求，用戶設備接收到所述測量控制請求后向井下基站返回用戶設備數據。然后接收基站傳 送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶設備數據和基站數據，根據所述用戶設備數據 和基站數據計算用戶設備所處的位置，并生成位置信息發(fā)送給定位服務器。本申請通過基 站傳送的測量數據，可以獲知用戶設備所處的位置，多次通過基站傳送的測量數據就可以 獲知井下人員的行進線路，能夠比較準確的獲取到人員在井下的位置，定位精度較高。在上述實施例的基礎上，所述用戶設備數據為時間提前量，所述基站數據為接收 時差，步驟14中，所述根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，包括步驟141，根據所述時間提前量和接收時差計算傳輸時間；假設時間提前量為TADV，接收時差為RXTD，可以根據時間提前量TADV和接收時差 RXTD計算傳輸時間T。具體包括步驟1411，計算所述時間提前量和接收時差的差值作為第一計算結果；假設第一計算結果為C，則C = [Tm/8~ (RXTD/16-16) ] /2 = Tadv/16_RxTD/32+8 (chip)其中，chip為碼片，是有用/[目號擴頻后的最小單位。通過上述的方法可以獲知碼片的數量。步驟1412，將所述第一計算結果除以碼片的速率，得到第二計算結果作為傳輸時 間。通過碼片的數量除以碼片的速率，就可以獲知傳輸時間，其中，碼片的速率為 1. 28*106chip/s，則T = C/(l. 28*106)s步驟142，將所述傳輸時間乘以光速，得到的計算結果作為用戶設備的位置。其中，光速為3. 0*108，則通過傳輸時間和光速，就可以獲知用戶設備和基站的距 離為D = T*3.0*108m則在實際處理中，計算得到用戶設備和基站的距離后，還可以上報基站標識，根據 基站標識和所述用戶設備和基站的距離，可以獲得用戶設備在井下的位置，即井下人員的 位置。由于在實際的環(huán)境中，會存在射頻時延、反射和繞射等情況，因此可以通過設置開 關進行控制，得到比較精確的結果。優(yōu)選的，所述基站數據還包括信號到達角度，所述的方法還包括根據所述信號到達角度對所述第一計算結果進行修正。所述基站數據還包括信號到達角度(AOA，Angle of Arrival)?？梢愿鶕盘柕?達角度對上述的第一計算結果C進行修正。C = [TADV/16-RJD/32+8] / (1+sin 3 ) (chip)
實際處理中，由于在井下為直線傳播，因此所述信號到達角度P通常為0或90。 其中，當用戶設備接近井下基站時，信號到達角度的方差比較大，發(fā)送的測量數據比較大， 需要將所述測量數據進行縮??；當用戶設備遠離井下基站時，信號到達角度的方差比較小， 此時不需要調整發(fā)送的測量數據。實際處理中，可以首先獲取到時間提前量TADV和接收時差RXTD相應的編號，根據對 應的映射表轉換成有效數據。1. UE的測量值時間提前量Tadv，映射關系如表1 :
權利要求
1.一種井下人員的定位方法，其特征在于，包括接收定位服務器發(fā)送的定位請求；通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求，用戶設備接收到所述測量控制請求后向 井下基站返回用戶設備數據；接收井下基站發(fā)送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶設備數據和基站數據； 根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，并生成位置信息發(fā)送給定位 服務器。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述用戶設備數據為時間提前量，所述基 站數據為接收時差，所述根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，包括根據所述時間提前量和接收時差計算傳輸時間；將所述傳輸時間乘以光速，得到的計算結果作為用戶設備的位置。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據所述時間提前量和接收時差計 算傳輸時間，包括計算所述時間提前量和接收時差的差值作為第一計算結果；將所述第一計算結果除以碼片的速率，得到第二計算結果作為傳輸時間。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述基站數據還包括信號到達角度，所述 的方法還包括根據所述信號到達角度對所述第一計算結果進行修正。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量 控制請求，包括通過井下基站檢測用戶設備的模式；針對處于空閑模式的用戶設備，井下基站發(fā)起尋呼消息，通過所述尋呼消息建立所述 用戶設備與井下基站的連接，使所述用戶設備處于連接模式；針對處于連接模式的用戶設備，井下基站發(fā)送測量控制請求。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據定位請求中的定位報告周期，周期性的接收井下基站發(fā)送的測量數據。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在用戶設備切換小區(qū)時，接收井下基站發(fā)送的測量數據。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括定位服務器根據接收的位置信息生成用戶定位數據表；根據用戶定位數據表顯示所述用戶設備的位置。
9.一種井下人員的定位系統(tǒng)，其特征在于，包括定位服務器、定位裝置、井下基站和 用戶設備，其中所述定位裝置，包括接收請求模塊，用于接收定位服務器發(fā)送的定位請求；第一發(fā)送模塊，用于通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求；接收數據模塊，用于接收井下基站傳送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶設備 數據和基站數據；第二發(fā)送模塊，用于根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，并生成 位置信息發(fā)送給定位服務器。所述用戶設備，用于接收到所述測量控制請求后向井下基站返回用戶設備數據。
10.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述用戶設備數據為時間提前量，所述 基站數據為接收時差，所述第二發(fā)送模塊，包括傳輸時間計算子模塊，用于根據所述時間提前量和接收時差計算傳輸時間；位置計算子模塊，用于將所述傳輸時間乘以光速，得到的計算結果作為用戶設備的位置。
11.根據權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述傳輸時間計算子模塊，包括 第一計算單元，用于計算所述時間提前量和接收時差的差值作為第一計算結果； 第二計算單元，用于將所述第一計算結果除以碼片的速率，得到第二計算結果作為傳輸時間。
12.根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基站數據還包括信號到達角度，所 述傳輸時間計算子模塊，還包括修正單元，用于根據所述信號到達角度對所述第一計算結果進行修正。
13.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述井下基站包括檢測模塊，用于檢測用戶設備的模式；尋呼模塊，用于針對處于空閑模式的用戶設備，發(fā)起尋呼消息，通過所述尋呼消息建立 所述用戶設備與井下基站的連接，使所述用戶設備處于連接模式；發(fā)送請求模塊，用于針對處于連接模式的用戶設備，發(fā)送測量控制請求。
14.根據權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述接收數據模塊，還用于根據定位請 求中的定位報告周期，周期性的接收井下基站發(fā)送的測量數據。
15.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述接收數據模塊，還用于在用戶設備 切換小區(qū)時，接收井下基站發(fā)送的測量數據。
16.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述定位服務器包括生成模塊，用于根據接收的位置信息生成用戶定位數據表；顯示模塊，用于根據用戶定位數據表顯示所述用戶設備的位置。
17.一種井下人員的定位裝置，其特征在于，包括接收請求模塊，用于接收定位服務器發(fā)送的定位請求；第一發(fā)送模塊，用于通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求；接收數據模塊，用于接收井下基站傳送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶設備 數據和基站數據；第二發(fā)送模塊，用于根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備所處的位置，并 生成位置信息發(fā)送給定位服務器。
18.根據權利要求17所述的裝置，其特征在于，所述用戶設備數據為時間提前量，所述 基站數據為接收時差，所述第二發(fā)送模塊，包括傳輸時間計算子模塊，用于根據所述時間提前量和接收時差計算傳輸時間；位置計算子模塊，用于將所述傳輸時間乘以光速，得到的計算結果作為用戶設備所處 的位置。
19.根據權利要求18所述的裝置，其特征在于，所述傳輸時間計算子模塊，包括 第一計算單元，用于計算所述時間提前量和接收時差的差值作為第一計算結果； 第二計算單元，用于將所述第一計算結果除以碼片的速率，得到第二計算結果作為傳輸時間。
20.根據權利要求19所述的裝置，其特征在于，所述基站數據還包括信號到達角度，所 述傳輸時間計算子模塊，還包括修正單元，用于根據所述信號到達角度對所述第一計算結果進行修正。
全文摘要
本申請?zhí)峁┝艘环N井下人員的定位方法、系統(tǒng)及裝置，以解決現有的井下定位方法定位精度比較低的問題。所述的方法包括接收定位服務器發(fā)送的定位請求；通過井下基站對用戶設備發(fā)送測量控制請求，用戶設備接收到所述測量控制請求后向井下基站返回用戶設備數據；接收井下基站發(fā)送的測量數據，其中，所述測量數據包括用戶設備數據和基站數據；根據所述用戶設備數據和基站數據計算用戶設備的位置，并生成位置信息發(fā)送給定位服務器。本申請通過基站傳送的測量數據，可以獲知用戶設備所處的位置，多次通過基站傳送的測量數據就可以獲知井下人員的行進線路，能夠比較準確的獲取到人員在井下的位置，定位精度較高。
文檔編號H04W64/00GK102665276SQ201210125438
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權日2012年4月25日
發(fā)明者任永興, 宋方, 韓永飛 申請人:大唐移動通信設備有限公司