一种基于wifi智能定位及无线链路中的同步方法
【专利摘要】本发明属于煤矿行业【技术领域】，本发明涉及煤矿的智能定位方法与具体算法。本发明首次提出在矿下利用PTP时钟同步系统代替GPS时钟同步系统来解决Wi-Fi基站的时钟同步问题，将与基站相连的以太网交换机作为边界时钟的情况下，相邻基站的同步精度可以达到纳秒级别。通过对基于IEEE1588协议的人员定位系统中的同步技术和定位技术的研究和分析，对定位性能进行了仿真验证，仿真结果表明改进的TDOA混合定位算法能够有效的抑制井下定位中的NLOS误差，相对于使用单一的Chan算法和Taylor算法具有较高的定位精度，可以有效解决当前矿下人员定位系统的精确定位问题。
【专利说明】—种基于WIFI智能定位及无线链路中的同步方法
【技术领域】
[0001]本发明属于煤矿行业【技术领域】，本发明涉及煤矿的智能定位方法与具体算法。
【背景技术】
[0002]目前随着煤矿事故已经成为国内的生产安全问题，作为智能定位系统重要基础之一的移动定位网络就是在这种背景要求下提出的。传统的定位系统都存在精度的问题。基站纳秒同步网的基本思想是在一定通信范围内的移动节点通过WIFI脉冲相互交换各自的位置信息，并自动的连接建立起一个给移动的定位网络。节点的单跳通信范围只有几十米，每一个节点不仅是一个收发器，同时还是一个路由器。因此采用多跳的方式把数据转发给更远的同步节点。移动节点自组网可以完成信息交互，紧急事件提醒，矿工实时监控，辅助撤退功能，有效的避免矿难，此外还可以利用固定节点接入固定网络，实现定位管控和信息发布等。
[0003]比如为坑道提供拥塞信息，提高效率；为撤退提供导航服务，增加安全性。
[0004]本发明正是基于以上的纳秒行业背景下，提出的一种移动脉冲同步网智能定位通信服务方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提出一种煤矿的智能定位方法以及相关无线链路中的同步方法。此目的是通过如下方法实现的:
通过IEEE1588脉冲电波收发一体机，把电信号转换为时间信号，将信号通过大气信道传送出去，在接收端把信号聚焦在电检测器中，电检测器将包信号转换成时间信号。
[0006]根据本发明的一个方面，在源移动节点和附近移动节点之间组成全方位同步网络以便进行定位通信，网络中每一个节点都收集自身周围的定位信息并传送给网络中的其他节点，信息也可以通过固定节点传送到该网络中。本发明方法可预防严重煤矿事故的发生。
[0007]所述系统包括:用户接口，信号发生器，同步发射端机，接收声学系统，声探测器，同步接收端机，时间信息非线性动态滤波处理单元，终端LED显示器。
[0008]根据本发明提出了一种在无线链路中的纳秒信息滤波的方法。在脉冲包的网络中每时每刻都会发生比特或字节的丢失，特别是在移动节点行走中更容易丢失信息，传统的重传纠错方法不起作用，等到要求重传的时候移动的物体往往已经不在原地；传统的不重传纠错方法也不起作用，因为编码边际由于多反射效应，往往已经被丢失。
[0009]脉冲包收发一体机可利用移动节点产生的电池驱动，无需另外携带电源。脉冲包收发机产生的时间信号精度可调。IEEE1588收发一体机把时间信号转换成距离信号，传入信息处理单元，处理后显示在终端显示器上。移动节点在运动状态，丢掉的信息比出错的信息更多，就地取材补损功能必不可少，所以信息处理单元还包括纠错与补损单元，实现信息编码的纠错与补损功能，减低误码率，提高通信的可靠性。补损单元的核心是利用整形算法扬弃时间与空间关联的冗余信息，把编码空间留给重要的码段边际标记信息，确保帧结构的完整性，以便实施类似蝙蝠夜行的智能化预测性盲补算法。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明智能同步网的通信图
图2是本发明的移动节点之间详细的脉冲包通信图
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图来对本发明进行详细说明。
[0012]图1所示节点112的所有电源关闭，当它靠近节点104的时候，节点112只能被节点104根据电波检测到。节点106没有安装本发明的系统，但其拥有转发系统，节点104安装有本期工程的系统，节点112能够被动的被节点104检测到，节点106能够主动的更准确的被节点104检测到，通过两个方向的电脉冲，当节点之间相互靠近时计算各节点位置信息。图2所示节点可以用动态滤波算法。
[0013]结合附图对本发明的实施作如下详述:
根据以上所述，便可以实现本发明。对本领域的技术人员在不背离本发明的精神和保护范围的情况下做出的其他变化和修改，仍包括在本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.本发明属于煤矿行业【技术领域】，本发明涉及煤矿的智能定位方法与具体算法，首次提出在矿下利用PTP时钟同步系统代替GPS时钟同步系统来解决W1-Fi基站的时钟同步问题，将与基站相连的以太网交换机作为边界时钟的情况下，相邻基站的同步精度可以达到纳秒级别，通过对基于IEEE1588协议的人员定位系统中的同步技术和定位技术的研究和分析，对定位性能进行了仿真验证，仿真结果表明改进的TDOA混合定位算法能够有效的抑制井下定位中的NLOS误差,相对于使用单一的Chan算法和Taylor算法具有较高的定位精度，可以有效解决当前矿下人员定位系统的精确定位问题。
2.如权利要求1所述方法，利用PTP时钟同步系统代替GPS时钟同步系统来解决W1-Fi基站的时钟同步问题。
3.如权利要求1所述方法，通过IEEE1588脉冲电波收发一体机,把电信号转换为时间信号，将信号通过大气信道传送出去，在接收端把信号聚焦在电检测器中，电检测器将包信号转换成时间信号。
4.如权利要求1所述方法，在源移动节点和附近移动节点之间组成全方位同步网络以便进行定位通信，网络中每一个节点都收集自身周围的定位信息并传送给网络中的其他节点，信息也可以通过固定节点传送到该网络中，本发明方法可预防严重煤矿事故的发生。
5.如权利要求1所述方法，IEEE1588协议同步过程中存在的问题，分析了通信路径不对称因素对网络同步的影响，进而提出了一种基于移动平均滤波和时间加权的改进算法，并通过OPNET仿真软件对算法进行了仿真验证。
6.如权利要求1所述方法，基于IEEE1588协议的人员定位系统基本组成和网络模型，对系统定位过程中影响定位精度的主要误差进行了研究分析，提出了基于TDOA的定位算法，对双基站和多基站情况下分别进行了具体分析，讨论了一种抗NLOS的混合定位算法，该算法能够在NLOS环境中依然保持良好的定位精度，并通过Matlab的仿真实验证明其能够满足井下精确定位的需要。
【文档编号】H04W56/00GK103648082SQ201310650198
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】范欣 申请人:镇江市星禾物联科技有限公司