CN115209428A - 井下uwb定位基站布置方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种井下UWB定位基站布置方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取表征井下巷道结构的无向图；基于设定角度变化值和设定角度变化率，在无向图中提取用于布置UWB定位基站的基本结构单元，其中，基本结构单元内相邻边的角度变化值均小于或等于设定角度变化值，且基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于设定角度变化率；基于相邻边的角度变化值、巷道宽度及UWB定位基站的有效测距范围，确定各基本结构单元的基站布置方案。本申请能够有效减小信号覆盖盲区和信号覆盖冗余；此外，相较于人工布置基站，智能化程度高，能够极大地缩短基站布置的工期。
Description
技术领域
本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种井下UWB（Ultra Wide Band，超带宽）定位基站布置方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
矿山井下开采有一定的危险性，开采需要在井下布置大量的设备、车辆、人员，各种自然或人为因素造成的灾害、事故对井下工作人员的人身安全造成了极大的威胁。对井下人员、车辆有效的组织管理，以及事故、灾害的救援都需要掌握井下人员、车辆、设备的精确位置数据，井下设备的远程控制、智能控制更离不开井下设备的实时精确位置数据。
精确定位技术已成为矿井安全生产的重要技术支撑，相关技术中，往往基于UWB定位技术实现井下精确定位，在井下每隔一定距离布置UWB定位基站，人员、车辆或设备携带UWB定位标签，UWB定位基站与UWB定位标签之间通过测量脉冲信号的飞行时间（Time offlight，TOF），精确计算UWB定位标签到UWB定位基站之间的距离。由于UWB定位基站的坐标是已知的，根据UWB定位标签与多个UWB定位基站之间的精确距离，可精确计算出UWB定位标签的坐标。
然而，矿山井下作业空间范围广，巷道空间分布关系复杂，需要布置大量的UWB定位基站，才能实现井下精确定位的高覆盖率。目前，井下UWB定位基站的布置是由人工根据经验结合基站的有效测距范围布置的，具有较大的随机性和不确定性，且人工布置基站费时费力，井下UWB定位基站布置后常存在信号覆盖盲区或信号覆盖冗余等问题。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种井下UWB定位基站布置方法、装置、设备及存储介质，旨在有效减小信号覆盖盲区和信号覆盖冗余的同时，缩短基站布置的工期。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种井下UWB定位基站布置方法，包括：
获取表征井下巷道结构的无向图，其中，所述无向图基于所述井下巷道的中心线确定；
基于设定角度变化值和设定角度变化率，在所述无向图中提取用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元，其中，所述基本结构单元内相邻边的角度变化值均小于或等于所述设定角度变化值，且所述基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于所述设定角度变化率；
基于所述相邻边的角度变化值、巷道宽度及所述UWB定位基站的有效测距范围，确定各所述基本结构单元的基站布置方案。
在一些实施例中，所述基于设定角度变化值和设定角度变化率，在所述无向图中提取用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元，包括：
基于设定角度变化值在所述无向图中提取初始的基本结构单元；
基于设定角度变化率对所述初始的基本结构单元进行分割，得到用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元。
在一些实施例中，所述基于设定角度变化值在所述无向图中提取初始的基本结构单元，包括：
基于遍历规则，从所述无向图中提取相邻边的角度变化值小于或等于设定角度变化值的边集合；
其中，每个所述边集合对应一个所述初始的基本结构单元，所述相邻边的角度变化值为两相邻边之间的夹角。
在一些实施例中，所述基于设定角度变化率对所述初始的基本结构单元进行分割，得到用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元，包括：
对所述初始的基本结构单元基于边数量进行划分，得到划分的各子集的所有边的累计角度变化率，所述累计角度变化率为所述子集内所有相邻边的角度变化值之和除以所述子集的总边长；
基于所述累计角度变化率将所述初始的基本结构单元分割成累计角度变化率小于或等于所述设定角度变化率的基本结构单元。
在一些实施例中，所述基于所述相邻边的角度变化值、巷道宽度及所述UWB定位基站的有效测距范围，确定各所述基本结构单元的基站布置方案，包括：
基于所述相邻边的角度变化值和巷道宽度，对所述基本结构单元的各中间节点计算当量距离，所述当量距离表征将通信受阻程度转换为与之相当的距离后的等价距离；
基于所述基本结构单元的各边的边长之和及各中间节点的当量距离之和，得到所述基本结构单元的总当量边长；
基于所述总当量边长和所述UWB定位基站的有效测距范围，确定所述基本结构单元的基站布置数量。
在一些实施例中，所述方法还包括：
基于所述总当量边长和所述基站布置数量，确定所述基本结构单元的基站布置间距；
对所述基本结构单元自起始节点起搜索当量距离为所述基站布置间距的第一位置；
在所述第一位置布置一所述UWB定位基站，并沿所述第一位置每间隔两倍所述基站布置间距的当量距离布置一所述UWB定位基站，直至余下当量距离小于第一设定倍数所述基站布置间距，或者余下当量距离大于或等于第一设定倍数所述基站布置间距且小于第二设定倍数所述基站布置间距；
其中，若余下当量距离小于第一设定倍数所述基站布置间距，则基站布置完毕；若余下当量距离大于或等于第一设定倍数且小于第二设定倍数所述基站布置间距，则在余下当量距离的2/3倍处布置一所述UWB定位基站；所述第二设定倍数大于所述第一设定倍数。
在一些实施例中，所述方法还包括：
若确定布置后的任一所述UWB定位基站与相邻的中间节点的物理间距小于设定最小距离，则将相应的所述UWB定位基站调整至与相邻的中间节点的物理间距等于所述设定最小距离的位置。
第二方面，本申请实施例提供了一种井下UWB定位基站布置装置，包括：
获取模块，用于获取表征井下巷道结构的无向图，其中，所述无向图基于所述井下巷道的中心线确定；
提取模块，用于基于设定角度变化值和设定角度变化率，在所述无向图中提取用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元，其中，所述基本结构单元内相邻边的角度变化值均小于或等于所述设定角度变化值，且所述基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于所述设定角度变化率；
基站布置模块，用于基于所述相邻边的角度变化值、巷道宽度及所述UWB定位基站的有效测距范围，确定各所述基本结构单元的基站布置方案。
第三方面，本申请实施例提供了一种井下UWB定位基站布置设备，包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器，用于运行计算机程序时，执行本申请实施例第一方面所述方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现本申请实施例第一方面所述方法的步骤。
本申请实施例提供的技术方案，获取表征井下巷道结构的无向图，其中，无向图基于井下巷道的中心线确定；基于设定角度变化值和设定角度变化率，在无向图中提取用于布置UWB定位基站的基本结构单元，其中，基本结构单元内相邻边的角度变化值均小于或等于设定角度变化值，且基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于设定角度变化率；基于相邻边的角度变化值、巷道宽度及UWB定位基站的有效测距范围，确定各基本结构单元的基站布置方案。如此，可以在综合考虑井下巷道分布、巷道转弯角度、巷道宽度及UWB定位基站的有效测距范围的基础上，对各基本结构单元生成基站布置方案，能够有效减小信号覆盖盲区和信号覆盖冗余；此外，相较于人工布置基站，智能化程度高，能够极大地缩短基站布置的工期。
附图说明
图1为本申请实施例井下UWB定位基站布置方法的流程示意图；
图2为本申请应用示例中井下矿山巷道的无向图示意图；
图3为图2所示的无向图基于设定角度变化值提取的初始的基本结构单元的示意图；
图4为对图3所示的初始的基本结构单元基于设定角度变化率进行分割，得到的基本结构单元的示意图；
图5为本申请应用示例中巷道转弯处当量距离计算的原理示意图；
图6为本申请应用示例中基站自动布置的原理示意图；
图7为本申请实施例井下UWB定位基站布置装置的结构示意图；
图8为本申请实施例井下UWB定位基站布置设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本申请再作进一步详细的描述。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
相关技术中，井下UWB定位基站的布置往往是由人工根据经验结合基站的有效测距范围布置的，具有较大的随机性和不确定性，且人工布置基站费时费力，井下UWB定位基站布置后常存在信号覆盖盲区或信号覆盖冗余等问题。基于此，本申请实施例提供了一种井下UWB定位基站布置方法，可以结合井下巷道分布、巷道转弯角度、巷道宽度和基站有效测距范围进行UWB定位基站的自动布置，最大程度减小信号覆盖盲区和信号覆盖冗余的同时，缩短基站布置的工期。
本申请实施例提供了一种井下UWB定位基站布置方法，可以应用于井下UWB定位基站布置设备，该设备可以为台式机、平板电脑、笔记本等具有数据处理能力的电子设备，本申请实施例对此不做限定。如图1所示，该方法包括：
步骤101，获取表征井下巷道结构的无向图，其中，无向图基于井下巷道的中心线确定。
这里，电子设备可以获取预先构建好的井下巷道的无向图，或者可以在本地构建生成该无向图。无向图（undirected graph）是指边没有方向的图集，本申请实施例的无向图可以为基于井下巷道的中心线构建的，其中，无向图的边为巷道，中间节点为巷道交叉口，端节点为巷道入口或巷道终点。例如，无向图可以表示为G=<V，E>，其中，V是非空集合，称为顶点集；E是V中元素构成的无序二元组的集合，称为边集。
步骤102，基于设定角度变化值和设定角度变化率，在无向图中提取用于布置UWB定位基站的基本结构单元，其中，基本结构单元内相邻边的角度变化值均小于或等于设定角度变化值，且基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于设定角度变化率。
需要说明的是，相邻边的角度变化值是指两相邻边之间的夹角，该夹角可以为锐角或者直角。累计角度变化率是指单元内所有相邻边的角度变化值之和除以单元内所有边的总边长。设定角度变化值和设定角度变化率可以根据试验数据和/人工经验进行合理确定。
如此，可以实现对井下巷道的无向图进行合理的单元划分，得到适于布置UWB定位基站的基本结构单元（又称为基站布置最小巷道单元集），利于减小基站布置后由于巷道转弯角度过大等导致的信号覆盖盲区或信号覆盖冗余等问题。
步骤103，基于相邻边的角度变化值、巷道宽度及UWB定位基站的有效测距范围，确定各基本结构单元的基站布置方案。
这里，电子设备可以在综合考虑井下巷道分布、巷道转弯角度（即相邻边的角度变化值）、巷道宽度及UWB定位基站的有效测距范围的基础上，对各基本结构单元自动生成基站布置方案，能够有效减小信号覆盖盲区和信号覆盖冗余；此外，相较于人工布置基站，智能化程度高，能够极大地缩短基站布置的工期。
在一些实施例中，基于设定角度变化值和设定角度变化率，在无向图中提取用于布置UWB定位基站的基本结构单元，包括：
基于设定角度变化值在无向图中提取初始的基本结构单元；
基于设定角度变化率对初始的基本结构单元进行分割，得到用于布置UWB定位基站的基本结构单元。
需要说明的是，本申请实施例在提取基本结构单元的过程中，不仅考虑了相邻边的角度变化值，还进一步对满足设定角度变化值的初始的基本结构单元进一步基于设定角度变化率进行分割，使得得到的基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于设定角度变化率，为后续的基站布置提供了较好的数据基础，利于基站的自动化布置。
在一些实施例中，基于设定角度变化值在无向图中提取初始的基本结构单元，包括：
基于遍历规则，从无向图中提取相邻边的角度变化值小于或等于设定角度变化值的边集合；
其中，每个边集合对应一个初始的基本结构单元，相邻边的角度变化值为两相邻边之间的夹角。
示例性地，在无向图中提取初始的基本结构单元，包括以下步骤：
步骤1），新建一个单元集
；
步骤2），搜索无向图G的任一端节点相邻的边
，设为起始边，将
加入
，并将
从无向图G中移除；
步骤3），从起始边出发，搜索与起始边相邻的所有边，判断各边与起始边的角度变化值，若存在角度变化值小于设定角度变化值c的边，则将该边设为新的起始边，加入
，并将该边从无向图G中移除，重复执行步骤3）；若不存在角度变化值小于c的边，则执行步骤4）；
步骤4），判断无向图G是否为空，若为空，则终止；若不为空，跳转至步骤1）继续执行。
如此，可以完成从无向图G中提取多个初始的基本结构单元的过程。
在一些实施例中，基于设定角度变化率对初始的基本结构单元进行分割，得到用于布置UWB定位基站的基本结构单元，包括：
对初始的基本结构单元基于边数量进行划分，得到划分的各子集的所有边的累计角度变化率，累计角度变化率为子集内所有相邻边的角度变化值之和除以子集的总边长；
基于累计角度变化率将初始的基本结构单元分割成累计角度变化率小于或等于设定角度变化率的基本结构单元。
在一应用示例中，假设设定角度变化率为
，基站布置最小巷道单元集由边
组成，对应的节点为
，基站布置最小巷道单元集分割的步骤如下：
步骤1）、设初始分割判断边数目m为2；
步骤2）、若m≥n-1，则算法终止；否则，m=m+1；
步骤3）、按照分割判断边数目m依次对边集E遍历和判断，对遍历结果
计算累计角度变化率，若累计角度变化率小于
则重复执行本步骤至i+m=n后跳转到步骤2），其中，i的初始值为1，并且增量递加；若累计角度变化率大于
则在节点
处将基站布置最小巷道单元集分割成
和
步骤4）、将
设为新的基站布置最小巷道单元集分割判断对象E，跳转至步骤3）；
其中，边
的累计角度变化率计算方法为累计角度变化值除以总边长。
在一些实施例中，基于相邻边的角度变化值、巷道宽度及UWB定位基站的有效测距范围，确定各基本结构单元的基站布置方案，包括：
基于相邻边的角度变化值和巷道宽度，对基本结构单元的各中间节点计算当量距离，当量距离表征将通信受阻程度转换为与之相当的距离后的等价距离；
基于基本结构单元的各边的边长之和及各中间节点的当量距离之和，得到基本结构单元的总当量边长；
基于总当量边长和UWB定位基站的有效测距范围，确定基本结构单元的基站布置数量。
示例性地，假设巷道转弯处
（即中间节点）的相邻巷道为
和
对应的巷道宽度为
和
转弯角度为
基站有效测距范围为d，该基站有效测距范围d可以基于基站的硬件性能进行确定，例如，可以在基站出厂之前预置该有效测距范围d；则巷道转弯处
的当量距离
的计算方法如下：
在一应用示例中，假定基站布置最小巷道单元集由边
组成，边长为
对应的节点为
各中间节点的当量距离为
则计算基站布置最小巷道单元集E的总当量边长b如下：
计算最小巷道单元集E的基站布置数量X如下：
其中，
为预先设定的数值，且取值范围为
，int()为向下取整函数，ceil()为向上取整函数。
在一些实施例中，本申请实施例的方法还包括：
基于总当量边长和基站布置数量，确定基本结构单元的基站布置间距；
对基本结构单元自起始节点起搜索当量距离为基站布置间距的第一位置；
在第一位置布置一UWB定位基站，并沿第一位置每间隔两倍基站布置间距的当量距离布置一UWB定位基站，直至余下当量距离<第一设定倍数基站布置间距，或者第一设定倍数基站布置间距≤余下当量距离＜第二设定倍数基站布置间距；
其中，若余下当量距离<第一设定倍数基站布置间距，则基站布置完毕；若第一设定倍数基站布置间距≤余下当量距离＜第二设定倍数基站布置间距，则在余下当量距离的2/3倍处布置一UWB定位基站；第二设定倍数大于第一设定倍数。
示例性地，计算基站布置间距
如下：
相应地，对最小巷道单元集进行基站布置的方案如下：
步骤1）、从
出发沿图搜索当量距离为的
位置
（即前述的第一位置），在
处布置基站，并在
处插入节点作为初始节点
步骤2）、判断从
出发沿图的剩余累计当量距离，若剩余累计当量距离小于
（即前述的第一设定倍数）由用户设置，
则终止；若剩余累计当量距离大于
且小于
（即前述的第二设定倍数）由用户设置，
则在从
出发沿图至终点的2/3倍累计当量距离处布置基站，并终止；否则执行步骤3）；
步骤3）、从
出发沿图搜索当量距离为的
位置
，
处布置基站，并在
处插入节点作为新的初始节点
，跳转至步骤2）。
在一些实施例中，该方法还包括：
若确定布置后的任一UWB定位基站与相邻的中间节点的物理间距小于设定最小距离，则将相应的UWB定位基站调整至与相邻的中间节点的物理间距等于设定最小距离的位置。
示例性地，假定UWB定位基站与巷道交叉口的最小距离为h，当基站布置在与巷道交叉口的距离小于h时，基站按照调整距离最小原则，将基站自动调整至与巷道交叉口的距离为h处。需要说明的是，设定最小距离可以基于试验数据进行合理确定，从而可以有效保障UWB定位基站在井下的有效覆盖范围，避免受巷道交叉口的干扰而影响其实际的有效测距范围，进而保障井下定位的可靠性。
下面结合一应用示例对本申请实施例的井下UWB定位基站布置方法进行示例性说明。
图2示出了本应用示例中井下矿山巷道的无向图示意图，其中，该无向图基于巷道中心线1构建而成。
图3示出了该无向图基于设定角度变化值提取的初始的基本结构单元的示意图，其中，设定角度变化值为30°，提取的初始的基本结构单元的数量为7个。
设定角度变化率为0.3，分割后得到的基站布置最小巷道单元集（即基本结构单元）如图4所示。
如图5所示，对于巷道
，在巷道转弯处
的相邻巷道宽度均为4.5m，转弯角度为7.2°，基站有效测距范围为400m，巷道转弯处
的当量距离
为128.33m。同理，可以计算出各巷道转弯处的当量距离。
巷道
的总当量边长为3875.36m，
取值0.1，需布置的基站数为5个。
取值1.5，
取值2.5，基站自动布置结果如图6所示。
假设基站与巷道交叉口的最小距离为15m，布置的基站与巷道交叉口距离均大于15m，故基站不需要调整。
为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供一种井下UWB定位基站布置装置，设置在井下UWB定位基站布置设备，如图7所示，该井下UWB定位基站布置装置包括：获取模块701、提取模块702及基站布置模块703。获取模块701用于获取表征井下巷道结构的无向图，其中，无向图基于井下巷道的中心线确定；提取模块702用于基于设定角度变化值和设定角度变化率，在无向图中提取用于布置UWB定位基站的基本结构单元，其中，基本结构单元内相邻边的角度变化值均小于或等于设定角度变化值，且基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于设定角度变化率；基站布置模块703用于基于相邻边的角度变化值、巷道宽度及UWB定位基站的有效测距范围，确定各基本结构单元的基站布置方案。
在一些实施例中，提取模块702具体用于：
基于设定角度变化值在无向图中提取初始的基本结构单元；
基于设定角度变化率对初始的基本结构单元进行分割，得到用于布置UWB定位基站的基本结构单元。
在一些实施例中，提取模块702基于设定角度变化值在无向图中提取初始的基本结构单元，包括：
基于遍历规则，从无向图中提取相邻边的角度变化值小于或等于设定角度变化值的边集合；
其中，每个边集合对应一个初始的基本结构单元，相邻边的角度变化值为两相邻边之间的夹角。
在一些实施例中，提取模块702基于设定角度变化率对初始的基本结构单元进行分割，得到用于布置UWB定位基站的基本结构单元，包括：
对初始的基本结构单元基于边数量进行划分，得到划分的各子集的所有边的累计角度变化率，累计角度变化率为子集内所有相邻边的角度变化值之和除以子集的总边长；
基于累计角度变化率将初始的基本结构单元分割成累计角度变化率小于或等于设定角度变化率的基本结构单元。
在一些实施例中，基站布置模块703具体用于：
基于相邻边的角度变化值和巷道宽度，对基本结构单元的各中间节点计算当量距离，当量距离表征将通信受阻程度转换为与之相当的距离后的等价距离；
基于基本结构单元的各边的边长之和及各中间节点的当量距离之和，得到基本结构单元的总当量边长；
基于总当量边长和UWB定位基站的有效测距范围，确定基本结构单元的基站布置数量。
在一些实施例中，基站布置模块703还用于：
基于总当量边长和基站布置数量，确定基本结构单元的基站布置间距；
对基本结构单元自起始节点起搜索当量距离为基站布置间距的第一位置；
在第一位置布置一UWB定位基站，并沿第一位置每间隔两倍基站布置间距的当量距离布置一UWB定位基站，直至余下当量距离小于第一设定倍数所述基站布置间距，或者余下当量距离大于或等于第一设定倍数所述基站布置间距且小于第二设定倍数所述基站布置间距；
其中，若余下当量距离小于第一设定倍数所述基站布置间距，则基站布置完毕；若余下当量距离大于或等于第一设定倍数且小于第二设定倍数所述基站布置间距，则在余下当量距离的2/3倍处布置一所述UWB定位基站；所述第二设定倍数大于所述第一设定倍数。
在一些实施例中，基站布置模块703还用于：
若确定布置后的任一UWB定位基站与相邻的中间节点的物理间距小于设定最小距离，则将相应的UWB定位基站调整至与相邻的中间节点的物理间距等于设定最小距离的位置。
实际应用时，获取模块701、提取模块702及基站布置模块703，可以由井下UWB定位基站布置设备中的处理器来实现。当然，处理器需要运行存储器中的计算机程序来实现它的功能。
需要说明的是：上述实施例提供的井下UWB定位基站布置装置在进行井下UWB定位基站布置时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的井下UWB定位基站布置装置与井下UWB定位基站布置方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
基于上述程序模块的硬件实现，且为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供一种井下UWB定位基站布置设备。图8仅仅示出了该设备的示例性结构而非全部结构，根据需要可以实施图8示出的部分结构或全部结构。
如图8所示，本申请实施例提供的井下UWB定位基站布置设备800包括：至少一个处理器801、存储器802、用户接口803和至少一个网络接口804。井下UWB定位基站布置设备800中的各个组件通过总线系统805耦合在一起。可以理解，总线系统805用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统805除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图8中将各种总线都标为总线系统805。
其中，用户接口803可以包括显示器、键盘、鼠标、轨迹球、点击轮、按键、按钮、触感板或者触摸屏等。
本申请实施例中的存储器802用于存储各种类型的数据以支持井下UWB定位基站布置设备的操作。这些数据的示例包括：用于在井下UWB定位基站布置设备上操作的任何计算机程序。
本申请实施例揭示的井下UWB定位基站布置方法可以应用于处理器801中，或者由处理器801实现。处理器801可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，井下UWB定位基站布置方法的各步骤可以通过处理器801中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器801可以是通用处理器、数字信号处理器（DSP，DigitalSignal Processor），或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器801可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器802，处理器801读取存储器802中的信息，结合其硬件完成本申请实施例提供的井下UWB定位基站布置方法的步骤。
在示例性实施例中，井下UWB定位基站布置设备可以被一个或多个应用专用集成电路（ASIC，Application Specific Integrated Circuit）、DSP、可编程逻辑器件（PLD，Programmable Logic Device）、复杂可编程逻辑器件（CPLD，Complex Programmable LogicDevice）、FPGA、通用处理器、控制器、微控制器（MCU，Micro Controller Unit）、微处理器（Microprocessor）、或者其他电子元件实现，用于执行前述方法。
可以理解，存储器802可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器（ROM，Read Only Memory）、可编程只读存储器（PROM，Programmable Read-Only Memory）、可擦除可编程只读存储器（EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、磁性随机存取存储器（FRAM，ferromagnetic random access memory）、快闪存储器（Flash Memory）、磁表面存储器、光盘、或只读光盘（CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory）；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器（RAM，Random AccessMemory），其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器（SRAM，Static Random Access Memory）、同步静态随机存取存储器（SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory）、动态随机存取存储器（DRAM，Dynamic Random Access Memory）、同步动态随机存取存储器（SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory）、双倍数据速率同步动态随机存取存储器（DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory）、增强型同步动态随机存取存储器（ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory）、同步连接动态随机存取存储器（SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory）、直接内存总线随机存取存储器（DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory）。本申请实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在示例性实施例中，本申请实施例还提供了一种存储介质，即计算机存储介质，具体可以是计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器802，上述计算机程序可由井下UWB定位基站布置设备的处理器801执行，以完成本申请实施例方法的步骤。计算机可读存储介质可以是ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器。
需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
另外，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种井下超带宽UWB定位基站布置方法，其特征在于，包括：
获取表征井下巷道结构的无向图，其中，所述无向图基于所述井下巷道的中心线确定；
基于设定角度变化值和设定角度变化率，在所述无向图中提取用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元，其中，所述基本结构单元内相邻边的角度变化值均小于或等于所述设定角度变化值，且所述基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于所述设定角度变化率；
基于所述相邻边的角度变化值、巷道宽度及所述UWB定位基站的有效测距范围，确定各所述基本结构单元的基站布置方案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于设定角度变化值和设定角度变化率，在所述无向图中提取用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元，包括：
基于设定角度变化值在所述无向图中提取初始的基本结构单元；
基于设定角度变化率对所述初始的基本结构单元进行分割，得到用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于设定角度变化值在所述无向图中提取初始的基本结构单元，包括：
基于遍历规则，从所述无向图中提取相邻边的角度变化值小于或等于设定角度变化值的边集合；
其中，每个所述边集合对应一个所述初始的基本结构单元，所述相邻边的角度变化值为两相邻边之间的夹角。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于设定角度变化率对所述初始的基本结构单元进行分割，得到用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元，包括：
对所述初始的基本结构单元基于边数量进行划分，得到划分的各子集的所有边的累计角度变化率，所述累计角度变化率为所述子集内所有相邻边的角度变化值之和除以所述子集的总边长；
基于所述累计角度变化率将所述初始的基本结构单元分割成累计角度变化率小于或等于所述设定角度变化率的基本结构单元。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述相邻边的角度变化值、巷道宽度及所述UWB定位基站的有效测距范围，确定各所述基本结构单元的基站布置方案，包括：
基于所述相邻边的角度变化值和巷道宽度，对所述基本结构单元的各中间节点计算当量距离，所述当量距离表征将通信受阻程度转换为与之相当的距离后的等价距离；
基于所述基本结构单元的各边的边长之和及各中间节点的当量距离之和，得到所述基本结构单元的总当量边长；
基于所述总当量边长和所述UWB定位基站的有效测距范围，确定所述基本结构单元的基站布置数量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
基于所述总当量边长和所述基站布置数量，确定所述基本结构单元的基站布置间距；
对所述基本结构单元自起始节点起搜索当量距离为所述基站布置间距的第一位置；
在所述第一位置布置一所述UWB定位基站，并沿所述第一位置每间隔两倍所述基站布置间距的当量距离布置一所述UWB定位基站，直至余下当量距离小于第一设定倍数所述基站布置间距，或者余下当量距离大于或等于第一设定倍数所述基站布置间距且小于第二设定倍数所述基站布置间距；
其中，若余下当量距离小于第一设定倍数所述基站布置间距，则基站布置完毕；若余下当量距离大于或等于第一设定倍数且小于第二设定倍数所述基站布置间距，则在余下当量距离的2/3倍处布置一所述UWB定位基站；所述第二设定倍数大于所述第一设定倍数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若确定布置后的任一所述UWB定位基站与相邻的中间节点的物理间距小于设定最小距离，则将相应的所述UWB定位基站调整至与相邻的中间节点的物理间距等于所述设定最小距离的位置。
8.一种井下UWB定位基站布置装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取表征井下巷道结构的无向图，其中，所述无向图基于所述井下巷道的中心线确定；
提取模块，用于基于设定角度变化值和设定角度变化率，在所述无向图中提取用于布置所述UWB定位基站的基本结构单元，其中，所述基本结构单元内相邻边的角度变化值均小于或等于所述设定角度变化值，且所述基本结构单元内所有边的累计角度变化率小于或等于所述设定角度变化率；
基站布置模块，用于基于所述相邻边的角度变化值、巷道宽度及所述UWB定位基站的有效测距范围，确定各所述基本结构单元的基站布置方案。
9.一种井下UWB定位基站布置设备，其特征在于，包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，
所述处理器，用于运行计算机程序时，执行权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
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