CN115150735A - 用于综采工作面的定位方法及其定位系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于综采工作面的定位方法及其定位系统。所述定位方法基于部署于定位基站上的测距单元对被移动的定位基站的位置进行校正，以使得在通过定位基站以到达时间差定位方法对定位对象进行定位时，所述定位基站在绝对坐标系下的位置坐标具有相对较高的精度，通过这样的方式，来确保对所述定位对象的定位精度。

Description

用于综采工作面的定位方法及其定位系统

技术领域

本申请涉及定位领域，更具体地涉及一种用于综采工作面的定位方法及其定位系统，其基于部署于定位基站上的测距单元对被移动的定位基站的位置进行校正，以使得在通过定位基站以到达时间差定位方法对定位对象进行定位时，所述定位基站在绝对坐标系下的位置坐标具有相对较高的精度，通过这样的方式，来确保对所述定位对象的定位精度。

背景技术

如今，定位技术已被广泛地被应用于各行各业的导航，定位，授时，检测和救援等工作中。常见的定位技术包括两大类：室外定位技术和室内定位技术。室外定位技术主要包括以GPS为代表的卫星定位技术。室内定位技术有多种类型，主要包括超声波定位、红外线定位、无线射频定位、蓝牙定位、蜂窝定位和视觉定位等。

不同的定位技术具有不同的定位能力(尤其表现在定位精度上)，同时技术成本也不尽相同。因此，在选择定位方案时，需充分考量应用场景的特点。

例如，在煤矿生产的井下环境的应用场景中，采煤、掘进作业是煤矿井下最重要、最危险的两个前端生产环节，对综采工作面上的工作人员、采煤机、掘进机的精确位置进行监控，可以有效地保障工作面的生产安全。然而，煤矿生成的井下环境复杂，其空间狭小，现有的定位手段在用于井下环境的井下设备进行定位时，定位精度较差，无法实现对井下设备和工作人员的精准定位和跟踪。

因此，需要一种优化的用于综采工作面的定位方案。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种用于综采工作面的定位方法及其定位系统，其基于部署于定位基站上的测距单元对被移动的定位基站的位置进行校正，以使得在通过定位基站以到达时间差定位方法对定位对象进行定位时，所述定位基站在绝对坐标系下的位置坐标具有相对较高的精度，通过这样的方式，来确保对所述定位对象的定位精度。

根据本申请的一方面，提供了一种用于井下环境的定位对象的定位方法，在所述综采工作面上部署有采煤机、与所述采煤机相配合的输送机和用于移动所述输送机的液压支架，并且，在所述液压支架上部署有第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站，其中，所述定位方法，包括：

响应于检测到所述第二定位基站被移动后，通过部署于所述第一定位基站的第一测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第一定位基站与所述第二定位基站之间的第一距离；

通过部署于所述第三定位基站的第三测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第三定位基站与所述第二定位基站之间的第二距离，其中，所述第一定位基站和所述第三定位基站具有第三距离；

基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离，对所述第二定位基站的位置进行校正，以获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的物理坐标；

通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站与定位对象的定位标识之间的通信，以获得第一定位数据；

通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站与所述定位对象的定位标识之间的通信，以获得第二定位数据；以及

通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，对所述定位对象进行定位。

在根据本申请的用于综采工作面的定位方法中，基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离，对所述第二定位基站的位置进行校正，以获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，包括：基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离并利用余弦定理确定所述第二定位基站被移动的距离；以及，基于所述第二定位基站的在绝对坐标系下的原始物理坐标和所述被移动的距离，获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的更新的物理坐标。

在根据本申请的用于综采工作面的定位方法中，所述第一测距单元、所述第二测距单元和所述第三测距单元为激光测距单元。

在根据本申请的用于综采工作面的定位方法中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站位于同一平面。

在根据本申请的用于综采工作面的定位方法中，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，对所述定位对象进行定位，包括：通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据，获得第一双曲线；通过到达时间差定位法基于所述第二定位数据，获得第二双曲线；以及，将所述第一双曲线和所述第二双曲线的交点的位置信息，确定为所述定位对象的定位信息。

在根据本申请的用于综采工作面的定位方法中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站与所述定位标识之间采用超宽带通信技术进行通信。

在根据本申请的用于综采工作面的定位方法中，所述第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站被控制同步地工作。

在根据本申请的用于综采工作面的定位方法中，所述定位对象，包括：在所述综采工作面上作业的工作人员、采煤机和掘进机。

在根据本申请的用于综采工作面的定位方法中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别与所述液压支架的控制器可通信地连接。

根据本申请的另一方面，提供了一种用于综采工作面的定位系统，其包括：部署于液压支架上的第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站，以及，分别部署于所述第一定位基站、第二定位基站和所述第三定位基站的第一测距单元、第二测距单元和第三测距单元；其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别与所述液压支架的控制器可通信地连接；

其中，在所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任一定位基站被移动后，部署于另外两个未被移动的测距单元用于通过相互之间的通信，以对被移动的定位基站的位置进行校正；

所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站同于与定位对象的定位标识之间进行通信以获得第一定位数据；

通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站用于与所述定位对象的定位标识之间进行通信以获得第二定位数据，其中，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，能够对所述定位对象进行定位。

在根据本申请的用于综采工作面的定位系统中，所述第一测距单元、所述第二测距单元和所述第三测距单元为激光测距单元。

在根据本申请的用于综采工作面的定位系统中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站位于同一平面。

在根据本申请的用于综采工作面的定位系统中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为超宽带定位基站，所述定位标识为超宽带定位标识。

在根据本申请的用于综采工作面的定位系统中，所述定位对象，包括：在所述综采工作面上作业的工作人员、采煤机和掘进机。

与现有技术相比，根据本申请实施例的用于综采工作面的定位方法及其定位系统，其基于部署于定位基站上的测距单元对被移动的定位基站的位置进行校正，以使得在通过定位基站以到达时间差定位方法对定位对象进行定位时，所述定位基站在绝对坐标系下的位置坐标具有相对较高的精度，通过这样的方式，来确保对所述定位对象的定位精度。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1图示了根据本申请实施例的用于综采工作面的定位系统的架构示意图。

图2图示了根据本申请实施例的所述定位系统中基于测距单元对被移动的定位基站进行位置校正的原理示意图。

图3图示了根据本申请实施例的到达时间差定位法的原理示意图。

图4图示了根据本申请实施例的用于综采工作面的定位方法的流程图。

图5图示了根据本申请实施例的用于综采工作面的定位方法中，基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离，对所述第二定位基站的位置进行校正，以获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的物理坐标的流程图。

图6图示了根据本申请实施例的用于综采工作面的定位方法中，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，对所述定位对象进行定位的流程图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。

申请概述

如上所述，不同的定位技术具有不同的定位能力(尤其表现在定位精度上)，同时技术成本也不尽相同。因此，在选择定位方案时，需充分考量应用场景的特点。

例如，在煤矿生产的井下环境的应用场景中，采煤、掘进作业是煤矿井下最重要、最危险的两个前端生产环节，对综采工作面上的工作人员、采煤机、掘进机的精确位置进行监控，可以有效地保障工作面的生产安全。然而，煤矿生成的井下环境复杂，其空间狭小，定位难度高，现有的定位手段(例如，GPS定位、RFID定位)在用于井下环境的井下设备进行定位时，定位精度较差，无法实现对井下设备和工作人员的精准定位和跟踪。

经过技术迭代，目前到达时间差定位法(Time difference of Arrival：TDOA)是当下常用于井下环境的定位方法，其通过检测信号达到两个基站的绝对时间差来确定定位对象的位置。TDOA定位系统必须有至少三个定位基站，其中，采用三个不同的基站可以测得两个TDOA，定位对象位于两个TDOA决定的双曲线的交点上。

然而，本申请发明人发现：当应用TDOA定位方案来对在综采工作面上的对象进行定位时，其定位精度会发生变动，难以满足应用要求。究其原因，本申请发明人发现：在TDOA定位方案中，定位基站的位置是在定位系统中预先设置好的在绝对坐标系下的物理坐标。然而，为了实现对综采工作面的对象进行定位，定位基站被安装在会移动的液压支架上，这里，本领域普通技术人员应知晓，在综采工作面上，采煤机、输送机和液压支架是核心设备，其中，采煤机以输送机机槽为轨道，沿工作面运行割煤，其自身无进刀能力，只有与推移输送机工序相结合才能进刀，而输送机自身无前移能力，只有与液压支架相配合，才能完成推移动作，并且，液压支架也要借助输送机完成移架动作。相应地，当液压支架的位置发生变动时，定位基站的位置也会发生改变。应可以理解，在定位系统中，所有的定位算法都是将定位基站的物理坐标当作固定的物理坐标来使用，因此，如果定位基站的位置发生改变，基于TDOA定位方法对定位对象的定位精度就会产生波动。

针对上述问题，本申请的基本构思是在定位基站上部署测距单元，以基于部署于定位基站上的测距单元对被移动的定位基站的位置进行校正，以使得在通过定位基站以到达时间差定位方法对定位对象进行定位时，所述定位基站在绝对坐标系下的位置坐标具有相对较高的精度，通过这样的方式，来确保对所述定位对象的定位精度。

基于此，本申请提供了一种用于综采工作面的定位方法，其包括：响应于检测到所述第二定位基站被移动后，通过部署于所述第一定位基站的第一测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第一定位基站与所述第二定位基站之间的第一距离；通过部署于所述第三定位基站的第三测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第三定位基站与所述第二定位基站之间的第二距离，其中，所述第一定位基站和所述第三定位基站具有第三距离；基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离，对所述第二定位基站的位置进行校正，以获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的物理坐标；通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站与定位对象的定位标识之间的通信，以获得第一定位数据；通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站与所述定位对象的定位标识之间的通信，以获得第二定位数据；以及，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，对所述定位对象进行定位。

基于此，本发明提供一种用于综采工作面的定位系统，其包括：部署于液压支架上的第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站，以及，分别部署于所述第一定位基站、第二定位基站和所述第三定位基站的第一测距单元、第二测距单元和第三测距单元；其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别与所述液压支架的控制器可通信地连接；其中，在所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任一定位基站被移动后，部署于另外两个未被移动的测距单元用于通过相互之间的通信，以对被移动的定位基站的位置进行校正；其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站同于与定位对象的定位标识之间进行通信以获得第一定位数据；其中，通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站用于与所述定位对象的定位标识之间进行通信以获得第二定位数据，其中，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，能够对所述定位对象进行定位。

在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。

示意性定位系统

图1图示了根据本申请实施例的用于综采工作面的定位系统的架构示意图。如图1所示，根据本申请实施例的用于综采工作面的定位系统，包括：至少三定位基站100，以及，分别部署于所述至少三定位基站100的至少三测距单元120，其中，每一所述定位基站100包括用于通信的天线110。

如前所述，在所述综采工作面上部署有采煤机、输送机和液压支架，其中，采煤机以输送机机槽为轨道，沿工作面运行割煤，其自身无进刀能力，只有与推移输送机工序相结合才能进刀，而输送机自身无前移能力，只有与液压支架相配合，才能完成推移动作，并且，液压支架也要借助输送机完成移架动作。

为了实现对综采工作面的定位对象(例如，如图1中所示意的200)进行定位，在本申请中，所述至少三定位基站100被安装于会移动的所述液压支架上。相应地，在本申请的一个具体示例中，将所述测距单元120固定于所述定位基站100，例如，可将所述测距单元120设置于所述定位基站100的天线110的旁边，如图1所示。

以下，以所述定位系统包括三个定位基站为示例，说明本申请的所述定位系统的定位过程。为了便于说明和理解，将所述三个定位基站分别定义为：第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站被安装于部署于所述综采工作面上的液压支架上，也就是，当所述液压支架被移动时，所述所述第一定位基站和/或所述第二定位基站和/或所述第三定位基站将发生改变。

为了使得所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站能够感知到其所安装的液压支架发生位置改变，在本申请实施例中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别可通信地连接于其所安装的液压支架的控制器(例如，如图1中所示意的130)上，例如，通过CAN总线与液压支架的控制器实现可通信地连接。

相应地，在所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任一定位基站被移动后，部署于另外两个未被移动的测距单元用于通过相互之间的通信，以对被移动的定位基站的位置进行校正。

以下以所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中所述第二定位基站被移动而所述第一定位基站和所述第二定位基站未移动为示例，说明位置校正过程。

具体地，在检测到所述第二定位基站被其所安装的液压支架所移动后，首先通过部署于所述第一定位基站的第一测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第一定位基站与所述第二定位基站之间的第一距离。这里，可通过当所述第二定位基站接收到来自其所安装的液压支架的移架信号来判断所述第二定位基站被移动。相应地，在所述第二定位定位基站被移动后，可通过部署于所述第一定位基站的第一测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第一定位基站与所述第二定位基站之间的第一距离。

接着，通过部署于所述第三定位基站的第三测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第三定位基站与所述第二定位基站之间的第二距离。

进而，可基于所述第一距离、所述第二距离和第三距离(其中，所述第一定位基站和所述第三定位基站具有第三距离，由于所述第一定位基站和所述第三定位基站的位置未发生改变，因此，第三距离可基于所述第一定位基站和所述第三定位基站的位置坐标直接获得)，对所述第二定位基站的位置进行校正，以获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的物理坐标。具体地，基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离并利用余弦定理确定所述第二定位基站被移动的距离，进而基于所述第二定位基站的在绝对坐标系下的原始物理坐标和所述被移动的距离，获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的更新的物理坐标。

图2图示了根据本申请实施例的所述定位系统中基于测距单元对被移动的定位基站进行位置校正的原理示意图。在图2中，设定C点表示所述第二定位基站、A点表示所述第一定位基站、B点表示所述第二定位基站。相应地，在初始状态下，A、B和C三点在一条直线上，A、B、C三点在绝对坐标系下的物理坐标一直；接着，基站C所在的液压支架向前移动。相应地，可基于安装在基站B上的测距模块测得基站A和基站C之间的距离b，以及，基站C和基站B之间的距离a，而基站A和基站B之间的距离可用基站坐标直接获得。

在获得距离a、b和c后，可基于余弦定律算得α角的角度值，而基站C的移动距离即为图中三角形的高：h＝b*sinα。相应地，在获得基站C的移动距离后，可基于基站C的原理坐标和基站C的移动距离，来获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的更新的物理坐标。

在本申请一个具体的示例中，所述第一测距单元、所述第二测距单元和所述第三测距单元为激光测距单元，例如，激光测距仪、激光测距传感器等。应可以理解，在本申请其他示例中，所述第一测距单元、所述第二测距单元和所述第三测距单元还可以被实施为其他类型的测距传感器，对此，并不为本申请所局限，例如，超声波测距单元等。

在基于所述测距单元对所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的在绝对坐标系的物理坐标进行校正后，可使得所述定位基站在绝对坐标系下的位置坐标具有相对较高的精度，这样，在后续通过定位基站以到达时间差定位方法对定位对象进行定位时，能够确保对所述定位对象的定位结果具有相对更高的精度。

具体地，在本申请实施例中，部署于同一平面的所述第一定位基站、第二定位基站和所述第三定位基站被配置用于基于到达时间差定位法(Time Difference of Arrival，TDOA)对位于所述综采工作面的定位对象进行定位以获得定位数据。

到达时间差定位法(Time Difference of Arrival，TDOA)的基本原理为通过测量无线电信号到达不同监测地点的天线单元时间差，来对发射无线电信号的发射源进行定位，也就是，通过测量定位对象发出的无线电信号到达不同监测地点的所述定位基站的时间差，来对发射无线电信号的所述定位对象进行定位。

到达时间差定位法(Time Difference of Arrival，TDOA)的定位流程为：首先，从定位基站将同一时间测量的同一信号得到的定位数据发送到服务器；然后，分别计算天线电信号到达两个定位基站的时间差；接着，将两个定位基站之间的时间差转化为距离差，就可以得到一条双曲线；这样，通过三个或者多个定位基站测得的时间差可以得到两条或者多条双曲线来实现对定位对象的定位，如图3所示。图3图示了根据本申请实施例的到达时间差定位法的原理示意图，其中，在图3中，所述第一定位基站用R1表示，所述第二定位基站用R2表示，所述第三定位基站用R3表示，所述定位对象用S表示。

对应到本申请中，所述定位系统对所述定位对象进行定位的过程，包括如下步骤。

首先，通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站与所述定位对象之间的通信获得第一定位数据。更明确地，通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站的天线与所述定位对象的定位标识之间的通信，以获得第一定位数据。在该示例中，所述定位对象，包括：在所述综采工作面上作业的工作人员、采煤机和掘进机，例如，当定位对象为工作人员时，所述定位标识为所述工作人员随身携带。

然后，通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站与所述定位对象之间的通信获得第二定位数据。更明确地，通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站的天线与所述定位对象的定位标识之间的通信，以获得第二定位数据。

也就是，通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中不同的两组两个定位基站与所述定位对象之间的通信获得所述第一定位数据和所述第二定位数据。例如，第一组两个定位基站为所述第一定位基站和所述第二定位基站，第二组两个定位基站为所述第一定位基站和所述第三定位基站；当然，也还可以是其他组合，例如，第一组两个定位基站为所述第一定位基站和所述第二定位基站，第二组两个定位基站为所述第二定位基站和所述第三定位基站，对此，并不为本申请所局限。

接着，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，对所述定位对象进行定位。具体地，该过程，包括：首先，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据，获得第一双曲线；然后，通过到达时间差定位法基于所述第二定位数据，获得第二双曲线；接着，基于时间差定位基于所述第三定位数据，获得第三双曲线；最终，将所述第一双曲线、所述第二双曲线和所述第三双曲线之间的交点，确定为所述定位对象的定位信息。

优选地，为了提高定位精度，在本申请实施例中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站与所述定位标识之间采用超宽带通信技术进行通信，其中，超宽带技术是一种无线载波通信技术，其不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，UWB技术具有系统复杂度低，发射信号功率谱密度低，对信道衰减不敏感、截获能力低，定位精度高等优点，尤其适用于本申请涉及的用于井下环境的定位系统。也就是，在本申请实施例中，第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为超宽带定位基站，所述定位标识为超宽带定位标识。例如，在本申请一个具体的示例中，第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站，以及，所述定位标识采用DecaWave DW1000UWB芯片，其中，第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的天线采用全向平面天线，以垂直极化方式发射UWB电磁波信号，UWB信号的中心频率为4.0GHz。

值得一提的是，为了进一步地确保所述定位系统对所述定位对象的定位精度，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站被控制同步地工作，也就是，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站被同步启动以接收来自所述定位对象的无线通信信号，以进行定位。

在本申请实施例中，可采用自主选择根节点的方案来时间同步。具体地，其过程包括：首先，初始化设置根层级为第一层级的根节点；然后，每个层级的每个节点每个1s向服务器发送一次心跳数据，用来反馈该节点的运行情况，由服务器判断该节点是否运行正常；然后，判断更新根节点：若每个节点连续不断的发送数据，则根节点视为初始化的节点，运行正常，若5s未收到时间同步源发来的心跳数据则初始化根节点为第二层级的某个节点，由服务器负责通知，节点负责更新。在该方案中，每个节点为一台定位基站，也就是，该同步方案将多台定位基站分为多个层级，并基于时间同步源来同步各个层级基站的工作时间。

综上，基于本申请实施例的用于综采工作面的定位系统被阐明，其在定位基站上部署测距单元，以基于部署于定位基站上的测距单元对被移动的定位基站的位置进行校正，以使得在通过定位基站以到达时间差定位方法对定位对象进行定位时，所述定位基站在绝对坐标系下的位置坐标具有相对较高的精度，通过这样的方式，来确保对所述定位对象的定位精度。

值得一提的是，虽然以根据本申请实施例的所述定位系统用于井下环境的综采工作面为示例，应可以理解，在本申请中，一方面，用于所述综采工作面的定位系统还可以被应用于所述井下环境的其他区域；另一方面，在本申请中，所述井下环境是相对于地面环境而言，其包括但不限于矿井环境(例如，煤矿环境)、地下环境(例如，运行地铁的地下环境)等，也就是，用于所述综采工作面的定位系统还可以被应用于其他井下环境中。

示意性通信方法

图4图示了根据本申请实施例的用于综采工作面的定位方法的流程图。如图4所示，根据本申请实施例的用于综采工作面的定位方法，包括：S110，响应于检测到所述第二定位基站被移动后，通过部署于所述第一定位基站的第一测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第一定位基站与所述第二定位基站之间的第一距离；S120，通过部署于所述第三定位基站的第三测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第三定位基站与所述第二定位基站之间的第二距离，其中，所述第一定位基站和所述第三定位基站具有第三距离；S130，基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离，对所述第二定位基站的位置进行校正，以获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的物理坐标；S140，通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站与定位对象的定位标识之间的通信，以获得第一定位数据；S150，通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站与所述定位对象的定位标识之间的通信，以获得第二定位数据；以及，S160，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，对所述定位对象进行定位。

在一个示例中，在上述用于综采工作面的定位方法中，如图5所示，所述步骤S130，进一步包括步骤：S131，基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离并利用余弦定理确定所述第二定位基站被移动的距离；以及，S132，基于所述第二定位基站的在绝对坐标系下的原始物理坐标和所述被移动的距离，获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的更新的物理坐标。

在一个示例中，在上述用于综采工作面的定位方法中，所述第一测距单元、所述第二测距单元和所述第三测距单元为激光测距单元。

在一个示例中，在上述用于综采工作面的定位方法中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站位于同一平面。

在一个示例中，在上述用于综采工作面的定位方法中，如图6所示，所述步骤S160，进一步包括步骤：S161，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据，获得第一双曲线；S162，通过到达时间差定位法基于所述第二定位数据，获得第二双曲线；以及，S163，将所述第一双曲线和所述第二双曲线的交点的位置信息，确定为所述定位对象的定位信息。

在一个示例中，在上述用于综采工作面的定位方法中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站与所述定位标识之间采用超宽带通信技术进行通信。

在一个示例中，在上述用于综采工作面的定位方法中，所述第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站被控制同步地工作。

在一个示例中，在上述用于综采工作面的定位方法中，所述定位对象，包括：在所述综采工作面上作业的工作人员、采煤机和掘进机。

综上根据本申请实施例的用于综采工作面的定位方法被阐明，其基于部署于定位基站上的测距单元对被移动的定位基站的位置进行校正，以使得在通过定位基站以到达时间差定位方法对定位对象进行定位时，所述定位基站在绝对坐标系下的位置坐标具有相对较高的精度，通过这样的方式，来确保对所述定位对象的定位精度。

应理解，本文中属于“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确认，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件和计算机软件结合来实现。这些功能究竟以硬件还是以软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅是一种逻辑功能划分，实际表现时可以有其他的划分方式，例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用是，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器或者网络设备)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、制度存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，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，可轻易地想到变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围之外。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求中的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种用于综采工作面的定位方法，其中，在所述综采工作面上部署有采煤机、与所述采煤机相配合的输送机和用于移动所述输送机的液压支架，并且，在所述液压支架上部署有第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站，其特征在于，所述定位方法，包括：

响应于检测到所述第二定位基站被移动后，通过部署于所述第一定位基站的第一测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第一定位基站与所述第二定位基站之间的第一距离；

通过部署于所述第三定位基站的第三测距单元与部署于所述第二定位基站的第二测距单元之间的通信，获得所述第三定位基站与所述第二定位基站之间的第二距离，其中，所述第一定位基站和所述第三定位基站具有第三距离；

基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离，对所述第二定位基站的位置进行校正，以获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的物理坐标；

通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站与定位对象的定位标识之间的通信，以获得第一定位数据；

通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站与所述定位对象的定位标识之间的通信，以获得第二定位数据；以及

通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，对所述定位对象进行定位。

2.根据权利要求1所述的用于综采工作面的定位方法，其中，基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离，对所述第二定位基站的位置进行校正，以获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，包括：

基于所述第一距离、所述第二距离和所述第三距离并利用余弦定理确定所述第二定位基站被移动的距离；以及

基于所述第二定位基站的在绝对坐标系下的原始物理坐标和所述被移动的距离，获得所述第二定位基站在绝对坐标系下的更新的物理坐标。

3.根据权利要求2所述的用于综采工作面的定位方法，其中，所述第一测距单元、所述第二测距单元和所述第三测距单元为激光测距单元。

4.根据权利要求1所述的用于综采工作面的定位方法，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站位于同一平面。

5.根据权利要求4所述的用于综采工作面的定位方法，其中，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，对所述定位对象进行定位，包括：

通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据，获得第一双曲线；

通过到达时间差定位法基于所述第二定位数据，获得第二双曲线；以及

将所述第一双曲线和所述第二双曲线的交点的位置信息，确定为所述定位对象的定位信息。

6.根据权利要求5所述的用于综采工作面的定位方法，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站与所述定位标识之间采用超宽带通信技术进行通信。

7.根据权利要求1所述的用于综采工作面的定位方法，其中，所述第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站被控制同步地工作。

8.根据权利要求1所述的用于综采工作面的定位方法，其中，所述定位对象，包括：在所述综采工作面上作业的工作人员、采煤机和掘进机。

9.根据权利要求1所述的用于综采工作面的定位方法，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别与所述液压支架的控制器可通信地连接。

10.一种用于综采工作面的定位系统，包括：部署于液压支架上的第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站，以及，分别部署于所述第一定位基站、第二定位基站和所述第三定位基站的第一测距单元、第二测距单元和第三测距单元；其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别与所述液压支架的控制器可通信地连接；

其中，在所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任一定位基站被移动后，部署于另外两个未被移动的测距单元用于通过相互之间的通信，以对被移动的定位基站的位置进行校正；

所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中任意两个定位基站同于与定位对象的定位标识之间进行通信以获得第一定位数据；

通过所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站中另外任意两个定位基站用于与所述定位对象的定位标识之间进行通信以获得第二定位数据，其中，通过到达时间差定位法基于所述第一定位数据、所述第二定位数据，以及，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站在绝对坐标系下的物理坐标，能够对所述定位对象进行定位。

11.根据权利要求10所述的用于综采工作面的定位系统，其中，所述第一测距单元、所述第二测距单元和所述第三测距单元为激光测距单元。

12.根据权利要求10所述的用于综采工作面的定位系统，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站位于同一平面。

13.根据权利要求10所述的用于综采工作面的定位系统，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为超宽带定位基站，所述定位标识为超宽带定位标识。

14.根据权利要求10所述的用于综采工作面的定位系统，其中，所述定位对象，包括：在所述综采工作面上作业的工作人员、采煤机和掘进机。

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