矿井精确定位方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明揭示了一种矿井精确定位方法及系统，所述定位方法包括：设置若干定位基站和若干与所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位的标示卡；通过测量定位基站发出的信号飞行到标示卡的时间来计算出距离数据，或测量标示卡发出的信号飞行到定位基站的时间来计算出距离数据；并且根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天线信息，计算出定位卡相对于定位基站的方位信息，从而得到标示卡的精确位置，实现精确定位。本发明可在不需要部署定位辅助基站的情况下即可实现矿井精确定位的方法，降低了成本，大大简化了工程安装和部署难度，且无需定位基站与标示卡时间同步。
【专利说明】矿井精确定位方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于位置定位【技术领域】，涉及一种定位系统，尤其涉及一种矿井精确定位 方法；同时，本发明还涉及一种矿井精确定位系统。
【背景技术】
[0002] 矿井开采作为安全事故频发的重工业，对安全监督管理系统的要求很高。矿井人 员的位置监测在矿井生产管理、安全决策、抢险救灾等方面具有举足轻重的作用。目前国内 投入使用的矿井位置监测系统一般仅支持对井下人员与设备所处区域范围的查询与统计， 区域定位覆盖半径为15?300m不等。由于无法提供准确实时的位置信息，一旦矿井发生 紧急事故灾害，现有区域定位系统将无法为抢险救援提供有效的信息支持。而井下高精度 定位系统提供的信息将在判定遇险人员位置、拟定抢险线路、保证救灾安全等方面发挥关 键作用，最大限度地挽回人员生命安全和国家财产损失。
[0003] 发明专利说明书CN102625238A中公开了一种矿井精确定位方法，通过配套部署 定位主基站和辅助基站，并测量定位主基站和辅助基站与定位卡之间的距离；根据定位主 基站与定位卡之间的距离以及定位辅助基站与定位卡之间的距离判断定位卡的方向，对定 位卡的位置进行精确定位。
[0004] 上述方案的突出问题就是要同时部署定位主用基站和辅助基站才能够对定位卡 的位置进行精确定位，不仅仅增加了系统的成本，并且给工程施工、布线和系统的维护增 加了难度。同时，对于煤矿井下存在的三叉巷道、多叉巷道，辅助定位基站就无法判断定 位卡的方向。另外上述方案是通过测量定位基站到定位卡之间无线信号的传播延迟时间 tl (TOF，Time Of Flight)，再根据电磁波在空气中传播的速度C，通过计算传播延迟时间tl 乘以电磁波在空气中传播的速度c即可得出定位基站与定位卡之间的距离，这就需要定位 基站和标示卡之间需要极其严格的时间同步，严格时间同步需要增加昂贵的电子部件才可 以做到，极大的增加了成本。
[0005] 有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的定位方法，以便克服现有定位方式的上述 缺陷。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种矿井精确定位方法，可在不需要部署定 位辅助基站的情况下即可实现矿井精确定位的方法，降低了成本，大大简化了工程安装和 部署难度，且无需定位基站与标示卡时间同步。
[0007] 此外，本发明还提供一种矿井精确定位系统，可在不需要部署定位辅助基站的情 况下即可实现矿井精确定位的方法，降低了成本，大大简化了工程安装和部署难度，且无需 定位基站与标示卡时间同步。
[0008] 针对以上问题，本发明提出了一种基于T0F(无线信号飞行时间）和智能天线相结 合的技术，在不需要部署定位辅助基站即可实现矿井精确定位的方法，其包括下列步骤：设 置若干定位基站和若干与所述定位基站采用无线技术进行通信的定位卡，通过测量定位基 站发出的信号飞行到标示卡的时间（或者测量标示卡发出的信号飞行到定位基站的时间） 来计算出距离数据；并且根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位置，在各个巷道方向安装 定向的无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天线信息，计算出定位卡相 对于定位基站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时间测量的距离信息，从而得到标示 卡的精确位置，实现精确定位。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0010] 一种矿井精确定位方法，所述定位方法包括：
[0011] 设置若干定位基站和若干与所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位的 标示卡；通过测量定位基站发出的信号飞行到标示卡的时间来计算出距离数据，或者测量 标示卡发出的信号飞行到定位基站的时间来计算出距离数据；并且根据定位基站在煤矿井 下所处的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的无线天线，通过获取定位基站和定位卡之 间通信使用的天线信息，计算出定位卡相对于定位基站的方位信息，结合上述的通过信号 飞行时间测量的距离信息，从而得到标示卡的精确位置，实现精确定位；
[0012] 所述定位基站主要包括：智能天线控制模块、第一无线射频模块、第一 CPU、第一 定时器模块、第一天线，根据基站实际布放位置选择安装不同的天线数目，第一 CPU分别连 接智能天线控制模块、第一无线射频模块、定时器模块、第一天线；定位的标示卡主要包括： 第二无线射频模块、第二CPU、第二定时器模块、第二天线，第二CPU分别连接第二无线射频 模块、第二定时器模块、第二天线；
[0013] 所述方法具体包括：
[0014] 步骤S1、定位交互步骤；包括：
[0015] -步骤S11、发送者发送定位请求报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确 时间为T1 ;发送者为标示卡或定位基站；
[0016] -步骤S12、接收者接收到定位请求报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精 确时间为T2 ;
[0017] -步骤S13、接收者发送定位应答报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确 时间为T3 ;
[0018] -步骤S14、发送者者接收到定位应答报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的 精确时间为T4 ;
[0019] -步骤S2、精确定位步骤；通过式1、式2计算飞行时间tof :
[0020] T2-T1 = tof - offset ；式 1
[0021] T4-T3 = tof+offset ；式 2
[0022] 得到：offset = ((Τ4-Τ3)-(Τ2_Τ1))/2 ;
[0023] tof = ((Τ4-Τ3) + (Τ2-Τ1)) /2 ;
[0024] 其中，offset变量表示发送者和接收者的时钟偏移，tof变量表示计算出来的飞 行时间：
[0025] 步骤S3、通过上述等式计算出飞行时间tof之后，再乘以无线信号的传输速度就 得到标示卡和定位基站之间的距离；
[0026] 步骤S4、根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的 无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天线信息，计算出定位卡相对于定 位基站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时间测量的距离信息，从而得到标示卡的精 确位置，实现精确定位；
[0027] 步骤S5、分别计算标示卡与多个定位基站的距离，通过标示卡与多个定位基站的 距离，对标示卡进行精确定位。
[0028] -种矿井精确定位方法，所述定位方法包括：
[0029] 设置若干定位基站，以及若干与所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位 的标示卡；通过测量定位基站发出的信号飞行到标示卡的时间来计算出距离数据，或者测 量标示卡发出的信号飞行到定位基站的时间来计算出距离数据；
[0030] 所述方法具体包括：
[0031] 步骤S1、定位交互步骤；包括：
[0032] -步骤S11、发送者发送定位请求报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确 时间为T1 ;发送者为标示卡或定位基站；
[0033] -步骤S12、接收者接收到定位请求报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精 确时间为T2 ;
[0034] -步骤S13、接收者发送定位应答报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确 时间为T3 ;
[0035] -步骤S14、发送者者接收到定位应答报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的 精确时间为T4 ;
[0036] 步骤S2、飞行时间获取步骤；通过式1、式2计算飞行时间tof :
[0037] T2-T1 = tof - offset ；式 1
[0038] T4-T3 = tof+offset ；式 2
[0039] 得到：offset = ((Τ4-Τ3)-(Τ2_Τ1))/2 ;
[0040] tof = ((Τ4-Τ3)+(Τ2-Τ1))/2 ;
[0041] 其中，offset变量表示发送者和接收者的时钟偏移，tof变量表示计算出来的飞 行时间：
[0042] 步骤S3、通过上述等式计算出飞行时间tof之后，再乘以无线信号的传输速度就 得到标示卡和定位基站之间的距离。
[0043] 作为本发明的一种优选方案，所述方法根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位 置，在各个巷道方向安装定向的无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天 线信息，计算出定位卡相对于定位基站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时间测量的 距离信息，从而得到标示卡的精确位置，实现精确定位。
[0044] 作为本发明的一种优选方案，所述定位基站主要包括：智能天线控制模块、第一无 线射频模块、第一 CPU、第一定时器模块、第一天线，根据基站实际布放位置选择安装不同的 天线数目，第一 CPU分别连接智能天线控制模块、第一无线射频模块、定时器模块、第一天 线.
[0045] 定位的标示卡主要包括：第二无线射频模块、第二CPU、第二定时器模块、第二天 线，第二CPU分别连接第二无线射频模块、第二定时器模块、第二天线。
[0046] 作为本发明的一种优选方案，在笔直的井下巷道，定位基站安装左右2个定向天 线；在三叉巷道，定位基站在三个方向分别安装一个定向天线。
[0047] 一种矿井精确定位系统，所述定位系统包括：
[0048] 若干定位基站；
[0049] 若干与所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位的标示卡；
[0050] 第一时间记录模块，用以在发送者发送定位请求报文时使用高精度定时器记录该 时刻的精确时间为T1 ;发送者为标示卡或定位基站；
[0051] 第二时间记录模块，用以在接收者接收到定位请求报文时使用高精度定时器记录 该时刻的精确时间为T2 ;
[0052] 第三时间记录模块，用以在接收者发送定位应答报文时使用高精度定时器记录该 时刻的精确时间为T3 ;
[0053] 第四时间记录模块，用以在发送者者接收到定位应答报文时使用高精度定时器记 录该时刻的精确时间为T4 ;
[0054] 飞行时间获取模块，用以根据式1、式2计算飞行时间tof :
[0055] T2-T1 = tof - offset ；式 1
[0056] T4-T3 = tof+offset ；式 2
[0057] offset = ((Τ4-Τ3)-(Τ2-Τ1))/2 ；
[0058] tof = ((Τ4-Τ3) + (Τ2-Τ1)) /2 ;
[0059] 其中，offset变量表示发送者和接收者的时钟偏移，tof变量表示计算出来的飞 行时间：
[0060] 距离获取模块，用以根据计算出飞行时间tof之后，飞行时间tof再乘以无线信号 的传输速度，得到标示卡和定位基站之间的距离。
[0061] 作为本发明的一种优选方案，所述系统还包括精确定位模块，用以根据定位基站 在煤矿井下所处的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的无线天线，通过获取定位基站和 定位卡之间通信使用的天线信息，计算出定位卡相对于定位基站的方位信息，结合上述的 通过信号飞行时间测量的距离信息，从而得到标示卡的精确位置，实现精确定位。
[0062] 作为本发明的一种优选方案，所述定位基站主要包括：智能天线控制模块、第一无 线射频模块、第一 CPU、第一定时器模块、第一天线，根据基站实际布放位置选择安装不同的 天线数目，第一 CPU分别连接智能天线控制模块、第一无线射频模块、定时器模块、第一天 线.
[0063] 定位的标示卡主要包括：第二无线射频模块、第二CPU、第二定时器模块、第二天 线，第二CPU分别连接第二无线射频模块、第二定时器模块、第二天线。
[0064] 作为本发明的一种优选方案，在笔直的井下巷道，定位基站安装左右2个定向天 线；在三叉巷道，定位基站在三个方向分别安装一个定向天线。
[0065] 本发明的有益效果在于：本发明提出的矿井精确定位方法及系统，将T0F(无线信 号飞行时间）和智能天线相结合的技术，在不需要部署定位辅助基站即可实现矿井精确定 位的方法，降低了成本，大大简化了工程安装和部署难度；同时对于煤矿井下存在的三叉巷 道、多叉巷道，可以通过部署多个天线来实现标示卡的精确定位，且无需定位基站与标示卡 时间同步。
【专利附图】
【附图说明】
[0066] 图1为本发明方法中定位交互步骤的示意图。
[0067] 图2为本发明方法的流程图。
[0068] 图3为本发明系统中定位基站的组成示意图。
【具体实施方式】
[0069] 下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0070] 实施例一
[0071] 本发明揭示一种矿井精确定位方法，所述定位方法包括：设置若干定位基站和若 干与所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位的标示卡；通过测量定位基站发出的 信号飞行到标示卡的时间来计算出距离数据，或者测量标示卡发出的信号飞行到定位基站 的时间来计算出距离数据；并且根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位置，在各个巷道方 向安装定向的无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天线信息，计算出定 位卡相对于定位基站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时间测量的距离信息，从而得 到标示卡的精确位置，实现精确定位。
[0072] 所述定位基站主要包括：智能天线控制模块、第一无线射频模块、第一 CPU、第一 定时器模块、第一天线，根据基站实际布放位置选择安装不同的天线数目，第一 CPU分别连 接智能天线控制模块、第一无线射频模块、定时器模块、第一天线。定位的标示卡主要包括： 第二无线射频模块、第二CPU、第二定时器模块、第二天线，第二CPU分别连接第二无线射频 模块、第二定时器模块、第二天线。
[0073] 请参阅图1、图2,所述方法具体包括：
[0074] 【步骤S1】定位交互步骤；如图1所示，定位交互步骤具体包括：
[0075] -步骤S11、发送者发送定位请求报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确 时间为T1 ;发送者为标示卡或定位基站；
[0076] -步骤S12、接收者接收到定位请求报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精 确时间为T2 ;
[0077] -步骤S13、接收者发送定位应答报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确 时间为T3 ;
[0078] -步骤S14、发送者者接收到定位应答报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的 精确时间为T4;
[0079] 【步骤S2】精确定位步骤；通过式1、式2计算飞行时间tof :
[0080] T2-T1 = tof - offset ；式 1
[0081] T4-T3 = tof+offset ；式 2
[0082] 得到：offset = ((Τ4-Τ3)-(Τ2_Τ1))/2 ;
[0083] tof = ((Τ4-Τ3) + (Τ2-Τ1)) /2 ;
[0084] 其中，offset变量表示发送者和接收者的时钟偏移，tof变量表示计算出来的飞 行时间：
[0085] 【步骤S3】通过上述等式计算出飞行时间tof之后，再乘以无线信号的传输速度就 得到标示卡和定位基站之间的距离；
[0086]【步骤S4】根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的 无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天线信息，计算出定位卡相对于定 位基站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时间测量的距离信息，从而得到标示卡的精 确位置，实现精确定位；
[0087] 当然，所述方法还可以报考步骤S5 :分别计算标示卡与多个定位基站的距离，通 过标示卡与多个定位基站的距离，对标示卡进行精确定位。
[0088] 实施例二
[0089] 本发明还揭示一种矿井精确定位系统，所述定位系统包括：若干定位基站、若干与 所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位的标示卡，第一时间记录模块、第二时间 记录模块、第三时间记录模块、第四时间记录模块、飞行时间获取模块、距离获取模块。
[0090] 第一时间记录模块用以在发送者发送定位请求报文时使用高精度定时器记录该 时刻的精确时间为T1 ;发送者为标示卡或定位基站；
[0091] 第二时间记录模块用以在接收者接收到定位请求报文时使用高精度定时器记录 该时刻的精确时间为T2 ;
[0092] 第三时间记录模块用以在接收者发送定位应答报文时使用高精度定时器记录该 时刻的精确时间为T3 ;
[0093] 第四时间记录模块用以在发送者者接收到定位应答报文时使用高精度定时器记 录该时刻的精确时间为T4 ;
[0094] 飞行时间获取模块用以根据式1、式2计算飞行时间tof :
[0095] T2-T1 = tof - offset ；式 1
[0096] T4-T3 = tof+offset ；式 2
[0097] offset = ((Τ4-Τ3)-(Τ2-Τ1))/2 ；
[0098] tof = ((Τ4-Τ3) + (Τ2-Τ1)) /2 ;
[0099] 其中，offset变量表示发送者和接收者的时钟偏移，tof变量表示计算出来的飞 行时间：
[0100] 距离获取模块用以根据计算出飞行时间tof之后，飞行时间tof再乘以无线信号 的传输速度，得到标示卡和定位基站之间的距离。
[0101] 优选地，所述系统还可以包括精确定位模块，用以根据定位基站在煤矿井下所处 的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信 使用的天线信息，计算出定位卡相对于定位基站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时 间测量的距离信息，从而得到标示卡的精确位置，实现精确定位。
[0102] 本实施例中，如图3所示，所述定位基站主要包括：智能天线控制模块、第一无线 射频模块、第一 CPU、第一定时器模块、第一天线，根据基站实际布放位置选择安装不同的天 线数目，第一 CPU分别连接智能天线控制模块、第一无线射频模块、定时器模块、第一天线。 在笔直的井下巷道，定位基站安装左右2个定向天线；在三叉巷道，定位基站在三个方向分 别安装一个定向天线。
[0103] 定位的标示卡主要包括：第二无线射频模块、第二CPU、第二定时器模块、第二天 线，第二CPU分别连接第二无线射频模块、第二定时器模块、第二天线。
[0104] 上述的定位基站和标示卡的无线射频模块可以采用TI公司的CC1101射频芯片； 而高性能的ARM CPU和高精度32位定时器模块，则都选用一颗基于ARM core的SoC芯片。
[0105] 为了获取报文发送和接收时刻的精确时间，本发明利用了 CC1101射频芯片的硬 件中断输出功能和ARM处理器的高精度32位定时器进行外部中断硬件的捕获功能，在 CC1101发送或者接收到定位报文的时候都会产生中断，该中断管脚连接到ARM处理器的定 位器捕获功能引脚，由定位器硬件自动捕获到报文的发送和接收的精确时间信息。
[0106] 接下来就是获取标示卡相对定位基站的方位信息，通过定位基站上在每个巷道方 向安装定向天线，使用智能天线控制算法跟踪标示卡的信号强度信息，然后选择指向标示 卡方向的天线进行定位报文的接收和发送，这样就可以获得标示卡相对定位基站的方位信 息，结合上述的通过信号飞行时间测量的距离信息，从而得到标示卡的精确位置，实现精确 定位。
[0107] 综上所述，本发明提出的矿井精确定位方法及系统，将T0F (无线信号飞行时间） 和智能天线相结合的技术，在不需要部署定位辅助基站即可实现矿井精确定位的方法，降 低了成本，大大简化了工程安装和部署难度；同时对于煤矿井下存在的三叉巷道、多叉巷 道，可以通过部署多个天线来实现标示卡的精确定位。
[0108] 这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实 施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明 的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、 材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进 行其它变形和改变。
【权利要求】
1. 一种矿井精确定位方法，其特征在于，所述定位方法包括： 设置若干定位基站和若干与所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位的标示 卡；通过测量定位基站发出的信号飞行到标示卡的时间来计算出距离数据，或者测量标示 卡发出的信号飞行到定位基站的时间来计算出距离数据；并且根据定位基站在煤矿井下所 处的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通 信使用的天线信息，计算出定位卡相对于定位基站的方位信息，结合上述的通过信号飞行 时间测量的距离信息，从而得到标示卡的精确位置，实现精确定位； 所述定位基站主要包括：智能天线控制模块、第一无线射频模块、第一 CPU、第一定时 器模块、第一天线，根据基站实际布放位置选择安装不同的天线数目，第一 CPU分别连接智 能天线控制模块、第一无线射频模块、定时器模块、第一天线；定位的标示卡主要包括：第 二无线射频模块、第二CPU、第二定时器模块、第二天线，第二CPU分别连接第二无线射频模 块、第二定时器模块、第二天线； 所述方法具体包括： 步骤S1、定位交互步骤；包括： -步骤S11、发送者发送定位请求报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确时间 为T1 ;发送者为标示卡或定位基站； -步骤S12、接收者接收到定位请求报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确时 间为T2 ; -步骤S13、接收者发送定位应答报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确时间 为T3 ; -步骤S14、发送者者接收到定位应答报文，并且使用高精度定时器记录该时刻的精确 时间为T4 ; -步骤S2、精确定位步骤；通过式1、式2计算飞行时间tof : T2-T1 = tof - offset ；式 1 T4-T3 = tof+offset ；式 2 得到：offset = ((Τ4-Τ3)-(Τ2-Τ1))/2 ; tof = ((Τ4-Τ3) + (Τ2-Τ1))/2 ； 其中，offset变量表示发送者和接收者的时钟偏移，tof变量表示计算出来的飞行时 间： 步骤S3、通过上述等式计算出飞行时间tof之后，再乘以无线信号的传输速度就得到 标示卡和定位基站之间的距离； 步骤S4、根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的无线 天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天线信息，计算出定位卡相对于定位基 站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时间测量的距离信息，从而得到标示卡的精确位 置，实现精确定位； 步骤S5、分别计算标示卡与多个定位基站的距离，通过标示卡与多个定位基站的距离， 对标示卡进行精确定位。
2. -种矿井精确定位方法，其特征在于，所述定位方法包括： 设置若干定位基站，以及若干与所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位的标 示卡；通过测量定位基站发出的信号飞行到标示卡的时间来计算出距离数据，或者测量标 示卡发出的信号飞行到定位基站的时间来计算出距离数据； 所述方法具体包括： 步骤S1、定位交互步骤；包括： -步骤S11、发送者发送定位请求报文，并且使用定时器记录该时刻的精确时间为T1 ; 发送者为标示卡或定位基站； -步骤S12、接收者接收到定位请求报文，并且使用定时器记录该时刻的精确时间为 T2 ； -步骤S13、接收者发送定位应答报文，并且使用定时器记录该时刻的精确时间为T3 ; -步骤S14、发送者者接收到定位应答报文，并且使用定时器记录该时刻的精确时间为 T4 ； 步骤S2、飞行时间获取步骤；通过式1、式2计算飞行时间tof : T2-T1 = tof - offset ；式 1 T4-T3 = tof+offset ；式 2 得到：offset = ((Τ4-Τ3)-(Τ2-Τ1))/2 ; tof = ((Τ4-Τ3) + (Τ2-Τ1))/2 ； 其中，offset变量表示发送者和接收者的时钟偏移，tof变量表示计算出来的飞行时 间： 步骤S3、通过上述等式计算出飞行时间tof之后，再乘以无线信号的传输速度就得到 标示卡和定位基站之间的距离。
3. 根据权利要求2所述的矿井精确定位方法，其特征在于： 所述方法根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位置，在各个巷道方向安装定向的无线 天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天线信息，计算出定位卡相对于定位基 站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时间测量的距离信息，从而得到标示卡的精确位 置，实现精确定位。
4. 根据权利要求2所述的矿井精确定位方法，其特征在于： 所述定位基站主要包括：智能天线控制模块、第一无线射频模块、第一 CPU、第一定时 器模块、第一天线，根据基站实际布放位置选择安装不同的天线数目，第一 CPU分别连接智 能天线控制模块、第一无线射频模块、定时器模块、第一天线； 定位的标示卡主要包括：第二无线射频模块、第二CPU、第二定时器模块、第二天线，第 二CPU分别连接第二无线射频模块、第二定时器模块、第二天线。
5. 根据权利要求4所述的矿井精确定位方法，其特征在于： 在笔直的井下巷道，定位基站安装左右2个定向天线；在三叉巷道，定位基站在三个方 向分别安装一个定向天线。
6. -种矿井精确定位系统，其特征在于，所述定位系统包括： 若干定位基站； 若干与所述定位基站采用无线技术进行通信的用来定位的标示卡； 第一时间记录模块，用以在发送者发送定位请求报文时使用高精度定时器记录该时刻 的精确时间为T1 ;发送者为标示卡或定位基站； 第二时间记录模块，用以在接收者接收到定位请求报文时使用高精度定时器记录该时 刻的精确时间为T2 ; 第三时间记录模块，用以在接收者发送定位应答报文时使用高精度定时器记录该时刻 的精确时间为T3 ; 第四时间记录模块，用以在发送者者接收到定位应答报文时使用高精度定时器记录该 时刻的精确时间为T4 ; 飞行时间获取模块，用以根据式1、式2计算飞行时间tof : T2-T1 = tof - offset ；式 1 T4-T3 = tof+offset ；式 2 offset = ((Τ4-Τ3)-(Τ2-Τ1))/2 ； tof = ((Τ4-Τ3) + (Τ2-Τ1))/2 ； 其中，offset变量表示发送者和接收者的时钟偏移，tof变量表示计算出来的飞行时 间： 距离获取模块，用以根据计算出飞行时间tof之后，飞行时间tof再乘以无线信号的传 输速度，得到标示卡和定位基站之间的距离。
7. 根据权利要求6所述的矿井精确定位系统，其特征在于： 所述系统还包括精确定位模块，用以根据定位基站在煤矿井下所处的巷道位置，在各 个巷道方向安装定向的无线天线，通过获取定位基站和定位卡之间通信使用的天线信息， 计算出定位卡相对于定位基站的方位信息，结合上述的通过信号飞行时间测量的距离信 息，从而得到标示卡的精确位置，实现精确定位。
8. 根据权利要求6所述的矿井精确定位系统，其特征在于： 所述定位基站主要包括：智能天线控制模块、第一无线射频模块、第一 CPU、第一定时 器模块、第一天线，根据基站实际布放位置选择安装不同的天线数目，第一 CPU分别连接智 能天线控制模块、第一无线射频模块、定时器模块、第一天线； 定位的标示卡主要包括：第二无线射频模块、第二CPU、第二定时器模块、第二天线，第 二CPU分别连接第二无线射频模块、第二定时器模块、第二天线。
9. 根据权利要求8所述的矿井精确定位系统，其特征在于： 在笔直的井下巷道，定位基站安装左右2个定向天线；在三叉巷道，定位基站在三个方 向分别安装一个定向天线。
【文档编号】G01S5/02GK104062629SQ201410317062
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】曾照恒 申请人:引通通讯科技（上海）有限公司