CN111163431B - 一种uwb超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法及系统 - Google Patents

一种uwb超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法及系统，在一测距区域中，向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙、测距等待时延和测距基站ID；利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取；该矿井下机车测距定位方法避免了UWB标签测距过程中的冲突，使得定位解算更实时、更准确。

Description

一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法及系统
技术领域
本发明涉及矿井机车测距定位领域，尤其涉及一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法及系统。
背景技术
矿井下地理环境特殊，巷道狭长且窄，无线电信号传输衰减严重，GPS卫星定位信号不能达到煤矿井下，而如RFID、超声波、蓝牙等定位技术其通信距离短、定位精度有限，多位于米级或亚米级，误差也相对较大，难以满足煤矿事故救援、运输和机电事故防治等需求。而UWB技术是一种基于纳秒级超窄脉冲的无线通信技术，该技术具有抗干扰能力强、传输速率高、通信距离远、功耗低等特点，UWB测距精度误差理论上可达10cm，利用其测得的距离进行定位运算，可获得良好的定位精度和稳定性。
但现有的UWB并不支持硬件上的通信帧过滤功能，当系统内含较多的测距标签节点发起测距时，容易产生通信中的数据流碰撞干扰，引起测距通信异常或测距结果不正确，导致定位失败。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法及系统，避免了UWB标签测距过程中的冲突，使得定位解算更实时、更准确。
本发明提出的一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，机车上设置有UWB标签，用于UWB标签的测距定位，包括：
在一测距区域中，向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙、测距等待时延和测距基站ID；
利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；
将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取。
进一步地，在利用所述测距许可信道在测距时隙向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离中，在测距时隙向测距基站发送测距数据包具体包括：
设定UWB标签向测距基站发送测距数据包的预设时间间隔；
当前同一UWB标签完成对当前测距基站测距后，判断同一UWB标签的当前测距等待时延是否小于预设的时间间隔；
若是，则等待预设的时间间隔后，同一UWB标签再次向测距基站发送测距数据包；
若否，则同一UWB标签直接再次向测距基站发送测距数据包。
进一步地，在向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数中，包括：
设定同一测距许可信道覆盖区域的边界阈值；
在同一测距许可信道覆盖区域，同一UWB标签通过同一测距许可信道发送查询数据包；
当UWB标签与测距基站的测距距离大于边界阈值时，同一UWB标签重新获取下一测距许可信道。
进一步地，将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取中，将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算具体包括：
UWB标签通过ADS-TWR与测距基站进行机车测距，得到测距距离；
将测距距离通过井下环网交换机和地上环网交换机上传到地面服务器中，进行位置解算，以获取UWB标签偏离轨道的偏移量。
进一步地，所述测距区域包括至少两个测距基站和至少一个通信基站，测距基站设置于矿井下的巷道中，事先获取每个测距基站的位置，通信基站为不同UWB标签分配测距时隙和测距等待时延。
进一步地，所述测距时隙是通信基站分配给UWB标签与测距基站之间测距的时间，所述测距等待时延是UWB标签接收到当前回复包至UWB标签向测距基站发送测距数据包之间的测距等待时间，所述当前回复包是通信基站根据UWB标签上传的测距数据包所下发的数据包。
一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，机车上设置有UWB标签，用于测距基站对UWB标签测距定位，包括：
通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
测距基站获取UWB标签发送的测距数据包，并获得与UWB标签的测距距离，得到当前机车的位置；所述测距数据包是UWB标签利用所述测距许可信道向测距基站发送的数据包，所述测距距离为UWB标签与测距基站之间的距离，所述当前机车的位置对应于UWB标签将测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到的UWB标签偏离轨道的偏移量所对应的位置。
一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距系统，包括查询上传模块、测距距离获取模块和第一转化模块；
查询上传模块用于向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
测距距离获取模块用于利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；
第一转化模块用于将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取。
一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距系统，包括参数下发模块和位置模块；
参数下发模块用于通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
位置模块用于测距基站获取UWB标签发送的测距数据包，并获得其与UWB标签的测距距离，得到当前机车的位置，测距数据包是UWB标签利用所述测距许可信道向测距基站发送的数据包，所述测距距离为UWB标签与测距基站之间的距离，得到当前机车的位置对应于将测距距离转化为UWB标签偏离轨道的偏移量所对应的位置。
一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
在一测距区域中，向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙、测距等待时延和测距基站ID；
利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；
将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取。
一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
测距基站获取UWB标签发送的测距数据包，并获得与UWB标签的测距距离，得到当前机车的位置；所述测距数据包是UWB标签利用所述测距许可信道向测距基站发送的数据包，所述测距距离为UWB标签与测距基站之间的距离，所述当前机车的位置对应于UWB标签将测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到的UWB标签偏离轨道的偏移量所对应的位置。
本发明提供的一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法及系统的优点在于：本发明结构中提供的一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法及系统，通信基站为不同UWB标签分配测距时隙和测距等待时延，使得不同UWB标签根据测距参数的不同向测距基站发起测距的时间不同，避免了多个测距通信中的数据碰撞干扰，降低了测距过程中的通信冲突，提高了测距结果的准确性，进而提高了机车定位的实时性和准确性。
附图说明
图1为本发明一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法的步骤流程图；
图2为一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法的步骤流程图；
图3为机车上UWB标签向地面服务器上传测距距离的结构示意图；
图4为UWB标签在测距区域运动中，UWB标签与测距基站之间的测距示意图；
图5为一实施例中机车偏移测距基站正下方的偏移量的结构示意图；
图6为一实施例中机车相对于两测距基站之间的方位示意图；
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
参照图1，本发明提出的一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，机车上设置有UWB标签，用于UWB标签的测距定位，包括步骤S100至S300：
S100：在一测距区域中，向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙、测距等待时延和测距基站ID；
所述测距区域包括至少两个测距基站和至少一个通信基站，测距基站设置于矿井下的巷道中，事先获取每个测距基站的位置，通信基站为不同UWB标签分配测距时隙和测距等待时延。两个测距基站和至少一个通信基站组成一组UWB基站，并工作于同一测距许可信道下，因此，每组UWB基站构成一个测距区域，如此在矿井下循环布点，同一组测距区域中通信基站与测距基站中的一个可布置在一起，施工过程中可节省一路子基站的供电，节省了布线成本。
所述测距时隙是通信基站分配给UWB标签与测距基站之间测距的时间，所述测距等待时延是UWB标签接收到当前回复包至UWB标签向测距基站发送测距数据包之间的测距等待时间，所述当前回复包是测距基站根据UWB标签上传的测距数据包所下发的数据包。
S200：利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；
UWB标签通过ADS-TWR与测距基站进行测距，得到测距距离。
S300：将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取。
将测距距离通过井下环网交换机和地上环网交换机上传到地面服务器中，进行位置解算，以获取UWB标签偏离轨道的偏移量。
其中每个测距区域中测距基站的位置均已知，因此测距基站对应的正下方的位置也是已知的，地面服务器基于矿井下巷道的一维特性，可以根据UWB标签与测距基站的正下方位置的偏移量，再根据简单的勾股定理就可确定UWB标签的位置，因此机车的位置也就确定了。
通过步骤S100至S300中，通信基站为不同UWB标签分配测距时隙和测距等待时延，使得不同UWB标签根据测距参数的不同向测距基站发起测距的时间不同，避免了多个测距通信中的数据碰撞干扰，降低了测距过程中的通信冲突，提高了测距结果的准确性，进而提高了机车定位的实时性和准确性。
在步骤S100：在向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数中，包括步骤S101至S103：
S101：设定同一测距许可信道覆盖区域的边界阈值；
UWB标签在不同组的测距区域间穿过，在同一测距区域中，设定同一测距许可信道对UWB标签与测距基站之间进行通信，因此可在施工中直接测量获取同一测距许可信道覆盖区域的边界阈值，当UWB标签与该测距区域中的任一测距基站测得的距离超过边界阈值时，可以判断UWB标签远离当前测距区域，下轮UWB标签则切换到另一测距区域的许可信道中进行测距查询，循环进行UWB标签与相应测距基站之间的测距。
S102：在同一测距许可信道覆盖区域，同一UWB标签通过同一测距许可信道发送查询数据包；
S103：当UWB标签与测距基站的测距距离大于边界阈值时，同一UWB标签重新获取下一测距许可信道。
根据步骤S101至S103中，使得UWB标签穿梭于每个测距区域间，均能够较为准确的获取测距参数，实现UWB标签在对应测距许可信道下，与测距基站之间的距离测量。
在步骤S200：利用所述测距许可信道向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离中，向测距基站发送测距数据包具体包括步骤S201至S204：
S201：设定UWB标签向测距基站发送测距数据包的预设时间间隔；
S202：当前同一UWB标签完成对当前测距基站测距后，判断同一UWB标签的当前测距等待时延是否小于预设的时间间隔，若是，则进入S203，若否，则进入S204；
S203：等待预设的时间间隔后，同一UWB标签再次向测距基站发送测距数据包；
S204：同一UWB标签直接再次向测距基站发送测距数据包。
当同一UWB标签的当前测距等待时延大于预设的时间间隔，直接向测距基站发送测距数据包，一方面可以使得UWB标签尽量早点发起下次测距，节省了测距时间，更利于机车位置的实时性获取。另一方面，由于在本轮测距，通信基站已为他们分配过测距时隙，各自测距时间已错开，换言之，测距结束时间也错开了，此时直接发起下轮测距，避免了UWB标签在之后测距中产生冲突。
通过步骤S201至S204，实现同一标签向测距基站发送测距数据包的时间设定，提高了机车位置获取的实时性和准确性。
如图2所示，一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，机车上设置有UWB标签，用于测距基站对UWB标签测距定位，包括：
S001：通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
UWB标签处于矿井下的一测距区域内，所述测距区域包括至少两个测距基站和至少一个通信基站，测距基站设置于矿井下的巷道中，事先获取每个测距基站的位置，通信基站为不同UWB标签分配测距时隙和测距等待时延。两个测距基站和至少一个通信基站组成一组UWB基站，并工作于同一测距许可信道下，因此，每组UWB基站构成一个测距区域，如此在矿井下循环布点，同一组测距区域中通信基站与测距基站中的一个可布置在一起，施工过程中可节省一路子基站的供电，节省了布线成本。
所述测距时隙是通信基站分配给UWB标签与测距基站之间测距的时间，所述测距等待时延是UWB标签接收到当前回复包至UWB标签向测距基站发送测距数据包之间的测距等待时间，所述当前回复包是测距基站根据UWB标签上传的测距数据包所下发的数据包。
S002：测距基站获取UWB标签发送的测距数据包，并获得与UWB标签的测距距离，得到当前机车的位置；所述测距数据包是UWB标签利用所述测距许可信道向测距基站发送的数据包，所述测距距离为UWB标签与测距基站之间的距离，所述当前机车的位置对应于UWB标签将测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到的UWB标签偏离轨道的偏移量所对应的位置。
UWB标签通过ADS-TWR与测距基站进行机车测距，得到测距距离，将测距距离通过井下环网交换机和地上环网交换机上传到地面服务器中，地面服务器对测距距离进行位置解算，以获取UWB标签偏离轨道的偏移量。
其中每个测距区域中测距基站的位置均已知，因此测距基站对应的正下方的位置也是已知的，地面服务器基于矿井下巷道的一维特性，可以根据UWB标签与测距基站的正下方位置的偏移量，再根据简单的勾股定理就可确定UWB标签的位置，因此机车的位置也就确定了。
通过步骤S001至S002中，通信基站为不同UWB标签分配测距时隙和测距等待时延，使得不同UWB标签根据测距参数的不同向测距基站发起测距的时间不同，避免了多个测距通信中的数据碰撞干扰，降低了测距过程中的通信冲突，提高了测距结果的准确性，进而提高了机车定位的实时性和准确性。
作为一实施例，在测距许可信道A中，设定测距区域包括两个测距基站(A1和A2)和一个通信基站M1，通信基站M1设置于其中一个测距基站A1布置在一起，在施工的过程中可以节省一路基站的供电，其中每个测距区域中测距基站的位置均已知，因此测距基站对应的正下方的位置也是已知的，根据矿井下巷道的一维特性，可以根据UWB标签与测距基站的正下方位置的偏移量，再根据简单的勾股定理就可确定UWB标签的位置，因此机车的位置也就确定了。
因此，如图3至6所示，一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，包括如下步骤S1至S11：
S1：在一测距区域中，UWB标签T1向通信基站M1发送查询数据包。
S2：通信基站M1接收UWB标签T1发送的查询数据包后，通信基站M1设定每组UWB标签向测距基站发起测距的时间间隔为1s；
通信基站在接收UWB标签发送的查询数据包后，在本地时刻t向UWB标签发送测距时隙。一般一个UWB标签在一轮与两台测距基站完成测距时间在5ms以内，因此可约定测距时隙为5ms。同时设定M1本地时间t每隔0.1ms计数+1，从0开始计数，这样在计数至9999后回零正好是1s时间，即本地时间t在0-9999之间变化。
S3：通信基站M1接收UWB标签T1发送的查询数据包后，通信基站M1在本地时刻t0向UWB标签T1发送测距时隙Tdelay1，每组UWB标签中的不同标签根据不同的测距时隙与测距基站之间测距。
Tdelay0＝10000-t0+50×0
即，UWB标签T1收到通信基站M1向UWB标签T1发送的应答查询数据包对应的数据包后，等到Tdelay1后，UWB标签T1向测距基站A1和A2发送测距数据包，以实现UWB标签T1与测距基站A1和A2之间的测距。
同理，当通信基站M1在本地时刻t1向UWB标签T2发送测距时隙Tdelay2。
Tdelay1＝10000-t1+50×1
可以看出，对于UWB标签T1和UWB标签T2，二者发起测距的时间差绝对值为Td，时间单位为0.1ms，正好是5ms，而标签每轮测距时间正常在5ms以内，刚好可以保证他们可以错开时隙发起测距。
Td＝(10000-t1+50×1)-[10000-t0+50×0]-(t1-t0)＝50
当通信基站M1在本地时刻tn向UWB标签Tn+1发送测距时隙Tdelayn。
Tdelayn＝10000-tn+50×n
依上述方法，同样可以推断，标签T1、T2和T3的测距时隙可以互相错开5ms，各自测距互不影响UWB标签T1、T2、···Tn+1的测距时隙可以互相错开5ms，各自测距互不影响。
S4：通信基站M1本地时间t计满10000后，t回零，一轮新的测距时隙分配开始，此时n也要回零，此后，再有UWB标签发起测距时隙时，则Tdelayn＝10000-tn+50×n，n从0开始，来一个新的UWB标签则n加1。
S5：UWB标签利用所述测距许可信道分别向测距基站A1、A2发送测距数据包，得到UWB标签T1与测距基站A1、A2的测距距离，如图4所示；
如UWB标签T1、T2或···Tn+1按照S4中的测距时隙分别向测距基站A1、A2发送测距数据包，得到相应UWB标签与测距基站A1、A2的测距距离。
S6：将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取，如图3所示；
S7：将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取；
对于机车上的UWB标签，地面服务器接收到测距基站上报的距离AB，如图5所示，计算出偏移量DE，即为当前机车距离测距基站正下方轨道处的偏移量。由于测距基站正下方轨道处的位置已知，因此根据偏移量EF，即可实时得到机车当前在矿井下的位置。
其中
Figure GDA0002416088020000121
AB为UWB标签与测距基站之间的距离，AC、EF均可测量得到。
当经测算得到UWB标签相对于测距基站A1、A2的偏移量时，根据巷道的一维特性，并根据两组偏移量关系，可以得出当前UWB标签的位置，如图6所示。如基站A1和A2之间的距离为d，UWB标签与基站A1和A2的测算距离分别为L1和L2：①若L1<d且L2<d，则判定当前目标在基站A1和A2之间(图6中①所示)；②若L1<d且L2>d，则判定当前目标在基站A1和A2左侧(图6中②所示)；③若L1>d且L2<d，则判定当前目标在基站A1和A2右侧(图6中③所示)。
S8：当同一组UWB标签完成测距后，判断同一组UWB标签中的同一个UWB标签的当前测距等待时延是否小于预设的时间间隔1s，若是，则进入步骤S9，若否，则进入步骤S10；
S9：同一个UWB标签完成自身5ms时隙内的测距后，等到预设的时间间隔1s时间到时，发起下一次测距查询；
S10：同一个UWB标签可不再等下一秒到，直接发起下一次测距查询；
S11：当UWB标签从当前测距区域进入下一测距区域中时，需要重新进入S1，以获取UWB标签T1向下一组通信基站发送查询数据包。
每个UWB标签获取的UWB标签均实时上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取。
步骤S1至S7为在同一测距区域中，同一组UWB标签依次与测距基站A1、A2之间测距的过程，当同一组UWB标签完成测距后，该组UWB标签循环进入下一轮测距；S8至S10为同一测距区域中，同一组UWB标签循环测距查询时的等待时间，S11为UWB标签进入下一测距区域时，与当前UWB标签与本区域执行的步骤和方式一致。
因此通过步骤S1至S11可得，通过通信基站对UWB标签与测距基站之间的测距进行控制，为每个UWB标签分配一个测距时隙，避免了不同UWB标签同时向测距基站进行测距时，多个测距通信中的数据碰撞干扰，而影响UWB标签测距不准确的缺陷，提高了矿井下机车定位的实时性和准确性。
一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距系统，包括：查询上传模块、测距距离获取模块和第一转化模块；
查询上传模块用于向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
测距距离获取模块用于利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；
第一转化模块用于将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取。
一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距系统，包括参数下发模块和位置模块；
参数下发模块用于通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
位置模块用于测距基站获取UWB标签发送的测距数据包，并获得与UWB标签的测距距离，得到当前机车的位置，测距数据包是UWB标签利用所述测距许可信道向测距基站发送的数据包，所述测距距离为UWB标签与测距基站之间的距离，得到当前机车的位置对应于将测距距离转化为UWB标签偏离轨道的偏移量所对应的位置。
一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
在一测距区域中，向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙、测距等待时延和测距基站ID；
利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；
将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取。
一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如下步骤：
通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
测距获取UWB标签发送的测距数据包，并获得与UWB标签的测距距离，得到当前机车的位置；所述测距数据包是UWB标签利用所述测距许可信道向测距基站发送的数据包，所述测距距离为UWB标签与测距基站之间的距离，所述当前机车的位置对应于UWB标签将测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到的UWB标签偏离轨道的偏移量所对应的位置。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，机车上设置有UWB标签，其特征在于，用于UWB标签的测距定位，包括：
在一测距区域中，向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙、测距等待时延和测距基站ID；
利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；
将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取；
在向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数中，包括：
设定同一测距许可信道覆盖区域的边界阈值；
在同一测距许可信道覆盖区域，同一UWB标签通过同一测距许可信道发送查询数据包；
当UWB标签与测距基站的测距距离大于边界阈值时，同一UWB标签重新获取下一测距许可信道；
所述测距区域包括至少两个测距基站和至少一个通信基站，测距基站设置于矿井下的巷道中，事先获取每个测距基站的位置，通信基站为不同UWB标签分配测距时隙和测距等待时延。
2.根据权利要求1所述的UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，其特征在于，在利用所述测距许可信道在测距时隙向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离中，在测距时隙向测距基站发送测距数据包具体包括：
设定UWB标签向测距基站发送测距数据包的预设时间间隔；
当前同一UWB标签完成对当前测距基站测距后，判断同一UWB标签的当前测距等待时延是否小于预设的时间间隔；
若是，则等待预设的时间间隔后，同一UWB标签再次向测距基站发送测距数据包；
若否，则同一UWB标签直接再次向测距基站发送测距数据包。
3.根据权利要求1所述的UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，其特征在于，将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取中，将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算具体包括：
UWB标签通过ADS-TWR与测距基站进行机车测距，得到测距距离；
将测距距离通过井下环网交换机和地上环网交换机上传到地面服务器中，进行位置解算，以获取UWB标签偏离轨道的偏移量。
4.根据权利要求1所述的UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，其特征在于，所述测距时隙是通信基站分配给UWB标签与测距基站之间测距的时间，所述测距等待时延是UWB标签接收到当前回复包至UWB标签向测距基站发送测距数据包之间的测距等待时间，所述当前回复包是通信基站根据UWB标签上传的查询数据包所下发的数据包。
5.一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距定位方法，机车上设置有UWB标签，其特征在于，用于测距基站对UWB标签测距定位，包括：
通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
测距基站获取UWB标签发送的测距数据包，并获得与UWB标签的测距距离，得到当前机车的位置；所述测距数据包是UWB标签利用所述测距许可信道向测距基站发送的数据包，所述测距距离为UWB标签与测距基站之间的距离，所述当前机车的位置对应于UWB标签将测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到的UWB标签偏离轨道的偏移量所对应的位置；
在通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数中包括：
设定同一测距许可信道覆盖区域的边界阈值；
在同一测距许可信道覆盖区域，同一UWB标签通过同一测距许可信道发送查询数据包；
当UWB标签与测距基站的测距距离大于边界阈值时，同一UWB标签重新获取下一测距许可信道。
6.一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距系统，其特征在于，包括：查询上传模块、测距距离获取模块和第一转化模块；
查询上传模块用于向通信基站发送查询数据包，并获取通信基站下发的测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
测距距离获取模块用于利用所述测距许可信道在测距时隙内向测距基站发送测距数据包，得到UWB标签与测距基站的测距距离；
第一转化模块用于将所述测距距离上传到地面服务器进行位置解算后，得到UWB标签偏离轨道的偏移量，实现对当前机车位置的获取；
所述查询上传模块具体用于，设定同一测距许可信道覆盖区域的边界阈值；在同一测距许可信道覆盖区域，同一UWB标签通过同一测距许可信道发送查询数据包；当UWB标签与测距基站的测距距离大于边界阈值时，同一UWB标签重新获取下一测距许可信道。
7.一种UWB超宽带无线通信的矿井下机车测距系统，其特征在于，包括参数下发模块和位置模块；
参数下发模块通信基站接收UWB标签发送的查询数据包，并向UWB标签下发测距参数，所述测距参数包括测距许可信道、测距时隙和测距基站ID；
位置模块用于测距基站获取UWB标签发送的测距数据包，并获得与UWB标签的测距距离，得到当前机车的位置，测距数据包是UWB标签利用所述测距许可信道向测距基站发送的数据包，所述测距距离为UWB标签与测距基站之间的距离，得到当前机车的位置对应于将测距距离转化为UWB标签偏离轨道的偏移量所对应的位置；
参数下发模块具体用于，设定同一测距许可信道覆盖区域的边界阈值；在同一测距许可信道覆盖区域，同一UWB标签通过同一测距许可信道发送查询数据包；当UWB标签与测距基站的测距距离大于边界阈值时，同一UWB标签重新获取下一测距许可信道。
8.一种计算机可读储存介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有若干获取分类程序，所述若干获取分类程序用于被处理器调用并执行如权利要求1或5所述的方法。
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