巷道环境定位方法、装置、系统以及定位标签卡的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无线电测量定位技术领域，具体而言，设及一种定位巷道环境方法、装 置、系统W及定位标签卡。
【背景技术】
[0002] 在社会生产、工业作业中，经常会遇到复杂的巷道环境，其中W矿山开采行业，隧 道桥梁等基建行业建设尤为突出。在复杂巷道环境中的作业，安全问题一直是一个棘手的 问题。在巷道环境下作业，多采取定位作业人员的方法，保障作业人员安全。在定位技术层 面，现有的卫星定位技术，例如GPS、北斗等，都仅仅局限于地表定位。其定位信号并不能覆 盖到情况复杂的巷道内。因此，巷道环境中需采取不同于卫星定位的特定定位方法。
[0003] 现今的巷道内定位方式，主要采用区域定位方法，通过布设一定数量基站，覆盖不 同的区域，当作业人员进入该区域时，获得该作业人员在此区域的信息。该种方法只能进行 大致的区域定位。
[0004] 对于巷道内的精确定位方法。主要有两种方法。第一种，采用接收信号强度指示 巧eceivedSi即alStrengthIndicator，RSSI)建立信道衰落模型，通过不同的RSSI的值 对应相应的距离。第二种，采用飞行时间测量距离的方法，将电磁波传播的时间转换为距 离。
[0005] 对于通过RSSI建立模型定位的方法，模型的仿真效果和实际应用效果差距很大， 只可W粗略的通过RSSI的值定位出人员的大概区域，在精确定位上的实际应用并不成功。
[0006] 对于飞行时间单基站测量定位的方法，能较为精准的测量定位基站到作业人员的 距离。直接测量定位基站到定位标签卡的距离，是空间中两点的直线距离，并不能很真实反 映二维地图平面的两点距离。该是巷道定位产生几何误差的原因。当作业人员越接近定位 基站时，该种定位误差越大，导致了定位的严重不精确。同时，仅能得到定位人员到定位基 站的距离，而不能判断定位人员相对于定位基站的方向。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种定位方法和装置方法和装置，W使在巷道环境下对作 业人员定位不够精确的问题得到改善。
[000引为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
[0009] 第一方面，本发明实施例提供了一种巷道环境定位方法，应用于定位系统，所述巷 道环境定位系统包括巷道环境定位装置、待定位载体所携带的定位标签卡W及多个定位基 站，所述巷道环境定位装置保存有每个所述定位基站的安装高度值，所述方法包括；所述巷 道环境定位装置获得每一个基站信号覆盖到所述定位标签卡的所述定位基站相对于所述 定位标签卡的RSSI值；根据所述RSSI值选择所述多个定位基站中的两个分别作为第一定 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；获得所述定位标签卡与所述第一定位基站之间的空间距离值Ri、所述定位标签卡 与所述第二定位基站之间的空间距离值RsW及所述第一定位基站与所述第二定位基站之 间的空间距离值Rs;根据R1、R2、Rs、所述第一定位基站的安装高度值HiW及所述第二定位 基站的安装高度值&判断所述定位标签卡与所述第一定位基站的位置方向关系；根据所述 位置方向关系，由Ri、R2、Rs、HiW及计算所述定位标签卡与所述第一定位基站之间的巷 道距离值Y，所述巷道距离值Y为，将所述第一定位基站垂直映射到所述定位标签卡所在水 平面后，沿着巷道的当前延伸方向，所述定位标签卡与所述第一定位基站之间的距离值。
[0010] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所 述根据所述RSSI值选择所述多个定位基站中的两个分别作为第一定位基站和第二定位基 站，包括：根据所述RSSI值选择所述多个定位基站中RSSI值最大的两个分别作为第一定位 基站和第二定位基站。
[0011] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所 述根据Ri、R2W及R3判断所述定位标签卡相对于所述第一定位基站的位置方向关系，包括： 分别计算化?f2//,2和2//|打2 +片+成的值，所述安装高度值为进行定位时所述定位标签卡 所在水平面与所述定位基站所在水平面之间的垂直距离；比较馬+ 2//,2和2//|片;-.!-片+的 的值，如果成+2W|2 >2//,片:+奸+片，则判定所述第一定位基站W及所述第二定位基站 位于所述定位标签卡的同侧；如果爲+2i/i2 <2巧好2 +好+成，则判定所述第一定位基站W及所述第二定位基站位于所述定位标签卡的异侧。
[0012] 结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面 的第S种可能的实施方式，其中，所述根据所述位置方向关系，由Ri、R2、R3、HiW 及H,计算所述定位标签卡与所述第一定位基站之间的巷道距离值，包括：当所述 第一定位基站W及所述第二定位基站位于所述定位标签卡的同侧时，根据公式 Y=(時-時-巧+2H: -2H、H:)/2^yJ巧，计算所述巷道距离值Y;当所 述第一定位基站W及所述第二定位基站位于所述定位标签卡的异侧时，根据公式 F=(片+成-馬-2//|2 + ，计算所述巷道距离值Y。
[0013] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所 述方法还包括：循环N次；获得所述定位标签卡与所述第一定位基站之间的空间距离值Ri、 所述定位标签卡与所述第二定位基站之间的空间距离值R2W及所述第一定位基站与所述 第二定位基站之间的空间距离值Rs;根据R1、R2、Rs、所述第一定位基站的安装高度值HiW 及所述第二定位基站的安装高度值判断所述定位标签卡与所述第一定位基站的位置方 向关系；根据所述位置方向关系，由而、1?2、33、^^1^及!12计算所述定位标签卡与所述第一定 位基站之间的巷道距离值Y，所述巷道距离值Y为，将所述第一定位基站垂直映射到所述定 位标签卡所在水平面后，沿着巷道的当前延伸方向，所述定位标签卡与所述第一定位基站 之间的距离值；其中，N为大于等于1的整数，循环得到的N个巷道距离值分别表示为Y2、 \.....Yw+i，将循环之前计算得到的巷道距离值表示为Yi，根据公式F=K/(W+ 1)计算最 i 终的巷道距离值Y。
[0014] 第二方面，本发明实施例还提供了一种巷道环境定位装置，应用于定位系统，所述 巷道环境定位系统包括所述巷道环境定位装置、待定位载体所携带的定位标签卡W及多个 定位基站，所述巷道环境定位装置保存有每个所述定位基站的安装高度值，所述装置包括： RSSI值获得单元，用于获得每一个基站信号覆盖到所述定位标签卡的所述定位基站相对于 所述定位标签卡的RSSI值；定位基站选择单元，用于根据所述RSSI值选择所述多个定位基 站中的两个分别作为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；空间距离值获得单元，用于获得所述定位标签卡与所 述第一定位基站之间的空间距离值Ri、所述定位标签卡与所述第二定位基站之间的空间距 离值RsW及所述第一定位基站与所述第二定位基站之间的空间距离值R3;方向判断单元， 用于根据Ri、R2、Rs、所述第一定位基站的安装高度值HiW及所述第二定位基站的安装高度 值&判断所述定位标签卡与所述第一定位基站的位置方向关系；巷道距离值计算单元，根 据所述位置方向关系，由Ri、R2、Rs、HiW及计算所述定位标签卡与所述第一定位基站之 间的巷道距离值Y，所述巷道距离值Y为，将所述第一定位基站垂直映射到所述定位标签卡 所在水平面后，沿着巷道的当前延伸方向，所述定位标签卡与所述第一定位基站之间的距 离值。
[0015] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所 述定位基站选择单元，还用于：根据所述RSSI值选择所述多个定位基站中RSSI值最大的两 个分别作为第一定位基站和第二定位基站。
[0016] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中， 所述方向判断单元，包括：计算子单元，用于分别计算电+2/片和2巧打2 +辟+馬的值；比 较子单元，用于比较馬+ 2啤和2巧巧+辟+成的值，如果馬+2邱>2巧化+背+成， 则判定所述第一定位基站W及所述第二定位基站位于所述定位标签卡的同侧；如果 每+2好12 < 2//|片，+砖+成，则判定所述第一定位基站W及所述第二定位基站位于所述定 位标签卡的异侧。
[0017] 结合第二方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第= 种可能的实施方式，其中，巷道距离值计算单元，包括；第一巷道距离值计算子单元，用 于当所述第一定位基站W及所述第二定位基站位于所述定位标签卡的同侧时，根据公式 F=(馬-片-咕+2辟-(片2 -//|)2，计算所述巷道距离值Y;第二巷道距 离值计算子单元，用于当所述第一定位基站W及所述第二定位基站位于所述定位标签卡的 异侧时，根据公式F二(片+砖-砖-W,2 +2巧//:)/2^咕-(//-:-//,)'计算所述巷道距离 值Y。
[0018] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中