CN116582930A - 一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统。该基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，包括数据库管理中心、定位读卡基站和三维展示平台，且所述数据库管理中心与定位读卡基站之间通过通信电缆连接，定位读卡基站与三维展示平台之间通过网络连接，数据库管理中心与三维展示平台之间通过数据传输协议连接。本发明通过数据库管理中心融合三维展示平台提供的地图引擎和定位读卡基站记录定位对象的历史数据，当定位对象当前位置信息无法确定时，预测定位对象的新位置，进而及时更新定位读卡基站的网络覆盖范围，解决了现有技术中，定位读卡基站覆盖距离不够、抗干扰能力差造成无法动态预测井下人员新位置的问题。
Description
技术领域
本发明涉及人员定位技术领域，尤其涉及一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统。
背景技术
随着我国对煤矿安全的日益重视，目前井下作业基本能够满足生产的需要，近年来井下作业技术成为我国重大项目工程中重要的技术手段，井下人员安全事故时有发生，基于有源RFID技术的人员定位系统在煤矿得到了相应的推广应用,区间定位只能对井下人员的位置进行粗略判断，定位精度较低,无法及时获取煤矿井下员工的具体位置和分布情况，不能完全满足煤矿对井下精确定位的需求。因此建立一套完善的煤矿井下人员安全精确定位系统，及时获取地面与井下人员的信息沟通，在井下人员不显示定位信息时动态预测井下人员新位置，紧急情况通知相关工作人员及时处理，保证井下人员安全的工作就有着重大的现实意义。
现有的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统通过设置导航设备终端、位置服务基站、地面监控指挥系统和井下环境监控设备搜索井下人员的位置，实现通过导航引擎在危险发生时对井下人员进行搜救工作。
例如公告号为：CN108769918B公开的一种结合物联网深部精准开采井上下人员定位导航系统，包括:导航设备终端、位置服务基站、地面监控指挥系统和井下环境监控设备，其中导航设备终端设有可视化显示屏、微控制单元、微惯导模块、标签识别定位模块、GPS模块、多传感探测模块、电子地图导航模块、预警模块、通讯模块和电源组成，在GPS信号难以到达的深部井下实现了对人员车辆的定位导航，通过地面监控系统掌握井下人员车辆的位置分布，实现对人员车辆的监控指挥，通过通讯模块和多传感器环境监控模块对井下环境进行感知，预防危险的发生；当危险发生时，及时通过通讯及定位导航模块指挥人员逃生救援，最大程度的保障井下和矿区人员的生命财产安全。
例如公告号为：CN205787094U公开的一种基于超宽带的煤矿井下精准定位系统，包括：硬件层、网络通信层以及用户应用层，所述硬件层包括超宽带定位标签以及超宽带定位基站，所述超宽带定位标签用于周期性不间断的发送超宽带信号；超宽带定位基站用于捕获、解析超宽带信号，并转发给所述定位引擎；所述网络通信层包括网络交换机，用于超宽带定位基站与定位引擎之间的双向数据传输；所述用户应用层具有显示装置。上述技术方案结构科学合理，操作方便，利用超宽带定位基站用于捕获、解析超宽带信号，并转发给所述定位引擎，定位精准，确定矿工在井下的具体位置，对井下生还人员的搜救工作变得更容易。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
现有技术中，由于定位读卡基站不能实现足够的网络覆盖距离，没有三维展示平台地图引擎的立体界面展示，存在定位读卡基站覆盖距离不够、抗干扰能力差造成无法动态预测井下人员新位置的问题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，解决了现有技术中定位读卡基站覆盖距离不够、抗干扰能力差造成无法动态预测井下人员新位置的问题，实现了通过数据库管理中心融合三维展示平台提供的地图引擎和定位读卡基站记录定位对象的历史数据，当定位对象当前位置信息无法确定时，精准预测定位对象的新位置。
本申请实施例提供了一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，包括数据库管理中心、定位读卡基站和三维展示平台，且所述数据库管理中心与定位读卡基站之间通过通信电缆连接，定位读卡基站与三维展示平台之间通过网络连接，数据库管理中心与三维展示平台之间通过数据传输协议连接：其中，所述数据库管理中心用于对定位读卡基站获取的定位对象的历史数据进行计算解析并记录，将记录的结果传输到三维展示平台；所述定位读卡基站用于通过定位对象配戴的精确定位卡，获取在井下定位读卡基站覆盖范围内的定位对象的定位信息，还用于将井下具体操作情况及时反馈到三维展示平台，包括预警装置，实时启用预警模块，判断应急情况并及时向工作人员报警；所述三维展示平台用于接收记录的结果并加以展示，在地面获取在井下的定位对象的监控信息，通过监控信息实时反应井下动态信息，以三维立体界面对井下动态信息进行可视化展示。
进一步的，所述三维展示平台提供地图引擎，将定位对象的情况以三维立体界面显示，当定位对象当前定位信息无法确定时，实时展示数据库管理中心预测定位对象的新位置，再通知人工实地考察对新位置进行验证。
进一步的，所述数据库管理中心预测定位对象新位置的具体工作流程为：通过定位读卡基站收集定位对象的历史数据；自动对历史数据中的有效信息进行过滤，去除干扰因素的影响；融合地图引擎和定位对象的历史数据，建立预测模型预测定位对象的新位置，若定位对象不显示定位信息，则通过三维展示平台通知定位读卡基站相关工作人员实地考察，根据实地考察得到的验证结果，及时更新定位读卡基站的覆盖范围。
进一步的，所述数据库管理中心对历史数据进行计算解析用于实时反映井下人员的精确位置，采用UWB技术和WIFI6技术，根据井下人员实时位置的各项精度指标，所述各项精度指标包括定位精度E和抗干扰性能DSS，结合定位精度和抗干扰性能利用对时定位算法得到定位对象的新位置。
进一步的，所述定位精度的具体计算流程为：通过定位读卡基站获取定位对象的三维位置信息；通过定位读卡基站相关工作人员的实地调查获取定位对象真实位置的三维位置信息；计算定位读卡基站对定位对象反馈的三维位置信息距离定位对象真实位置的三维位置信息间的实际偏差；结合实际偏差并根据定位精度E的计算公式：
；
得到定位精度，其中n表示为定位读卡基站的总个数，i表示为定位读卡基站的编号，，/>，/>和/>分别表示为定位读卡基站对定位对象的三维位置信息（/>，/>，）中的各轴向的坐标数值，/>，/>，/>分别表示为定位对象真实位置的三维位置信息（/>，/>，/>）中的各轴向的坐标数值，K表示为统计分布函数的系数，/>表示为定位读卡基站对定位对象的三维位置信息与定位对象真实位置的三维位置信息之间测量误差的标准偏差，e表示为自然常数。
进一步的，所述抗干扰性能的具体计算步骤为：获取各个定位读卡基站对应的干扰因素的影响系数、干扰因素的影响程度、信号功率和噪声功率；通过公式：
；
计算抗干扰性能，其中DSS表示为抗干扰性能，表示第i个定位读卡基站对应的
干扰因素的影响系数，表示第i个定位读卡基站对应的干扰因素的影响程度，表示为信
号功率，表示为噪声功率。
进一步的，所述结合定位精度和抗干扰性能利用对时定位算法得到定位对象的新位置的具体流程为：获取精确定位卡向定位读卡基站发出信号的时间、定位读卡基站接收到佩戴精确定位卡人员信号的时间、定位精度E和抗干扰性能DSS；计算出信号从精确定位卡到达定位读卡基站的时间差；根据信号的传输速度和时间差计算出接收器和定位读卡基站之间的距离；精确定位卡和定位读卡基站之间距离D的计算公式为：
，
其中c表示为信号的传输速度，表示为定位读卡基站接收到佩戴精确定位卡人员信号的时间，/>表示为精确定位卡向定位读卡基站发出信号的时间，/>表示为测量误差值；利用三角定位法对新位置进行预测，将预测结果返回给定位读卡基站，将得到的新位置通过三维展示平台实时显示。
进一步的，所述定位读卡基站还用于形成覆盖网络，所述定位读卡基站包括通讯模块、数据分站模块和预警模块，所述定位读卡基站数量不限于一个；所述通讯模块：用于通过定位对象佩戴的精确定位卡实时精确定位在井下的定位对象，并对定位对象的位移进行动态预测，根据动态预测结果对应急情况加以判断；所述数据分站模块：用于形成覆盖网络，获得定位对象的动态预测结果以及精确定位卡记录井下定位对象的历史数据；所述预警模块：用于根据井下应急情况判断的结果向定位读卡基站的相关工作人员及时发出警报，以做出相应的应急处理。
进一步的，所述定位读卡基站形成覆盖网络具体指根据UWB信号传输特点每隔250米架设一个定位读卡基站，使得定位读卡基站有足够的覆盖距离，当配戴精确定位卡的定位对象进入所述定位读卡基站形成的覆盖网络区域内时，定位读卡基站获取定位对象的历史数据，并对历史数据进行过滤，再通过对时定位算法计算出精确定位卡距离定位读卡基站的新位置。
进一步的，所述对历史数据进行过滤具体指通过对定位读卡基站收集的历史数据进行初筛，去除异常数据和无效数据，包括信号强度，异常环境和噪声干扰因素的影响，将历史数据转化为符合计算解析的格式。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
通过基于区域定位的井下人员精准定位软件系统的数据库管理中心收集定位对象的历史数据并对其过滤，去除干扰因素的影响，融合地图引擎和定位读卡基站对定位对象的历史数据进行计算解析并记录，建立预测模型，从而当定位对象不显示定位信息时，预测定位对象的新位置，进而实现了明确定位读卡基站工作人员实地考察的方向，节省了任意搜索的时间，并根据实地考察得到的验证结果及时更新定位读卡基站的覆盖范围，有效解决了现有技术中，定位读卡基站覆盖距离不够、抗干扰能力差造成无法动态预测井下人员新位置的问题。
通过基于区域定位的井下人员精准定位软件系统的定位读卡基站形成覆盖网络，且保证足够的覆盖距离，通过一对一配置的井下接收器获取定位对象的相关信息，接收佩戴精确定位卡的井下人员在井下定位读卡基站覆盖范围内定位对象的定位信息，将井下具体操作情况及时反馈到三维展示平台，还包括预警装置，从而实时启用预警模块，判断井下应急情况及时向工作人员报警，进而实现对定位对象的位移进行动态预测，实时获取定位对象精准的三维位置信息。
通过基于区域定位的井下人员精准定位软件系统的三维展示平台对井下定位对象的动态信息加以展示，且能在地面获取井下定位对象的监控信息，通过配置相应的地图引擎以三维立体界面显示，实时展示数据库管理中心预测定位对象的新位置，再通知人工实地考察对新位置进行验证，从而使得地面及定位读卡基站相关工作人员精准定位井下人员的位置信息，进而实现了为生产调度应急情况井下救援提供了可靠的支撑。
附图说明
图1为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中数据库管理中心预测定位对象新位置的具体工作流程图；
图3为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中定位精度的具体计算流程图；
图4为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中抗干扰性能的具体计算方法流程图；
图5为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中对时定位算法得到定位对象的新位置的具体流程图；
图6为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中定位读卡基站的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，解决了现有技术中定位读卡基站覆盖距离不够、抗干扰能力差造成无法动态预测井下人员新位置的问题，通过基于区域定位的井下人员精准定位软件系统的数据库管理中心收集定位对象的历史数据并对其过滤，去除干扰因素的影响，融合地图引擎和定位读卡基站对定位对象的历史数据进行计算解析并记录，接收在井下定位读卡基站覆盖范围内佩戴精确定位卡的井下人员的定位信息，实现了结合定位精度和抗干扰性能，利用三角定位法和对时定位法，实时对井下定位对象的动态行为精准预测新位置，为生产调度应急情况井下救援提供了可靠的支撑。
本申请实施例中的技术方案为解决上述定位读卡基站覆盖距离不够、抗干扰能力差造成无法动态预测井下人员新位置的问题，总体思路如下：
通过基于区域定位的井下人员精准定位软件系统的数据库管理中心收集定位对象的历史数据并对其过滤，去除干扰因素的影响，融合地图引擎和定位读卡基站对定位对象的历史数据进行计算解析并记录，接收在井下定位读卡基站覆盖范围内佩戴精确定位卡的井下人员的定位信息，从而结合定位精度和抗干扰性能，利用三角定位法和对时定位法，通过三维展示平台实时反映井下定位对象的动态行为，达到了定位读卡基站足够的覆盖距离，精准预测井下定位对象的新位置。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1所示，为本申请实施例提供的一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统的结构示意图，本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统包括：定位读卡基站之间通过通信电缆连接，定位读卡基站与三维展示平台之间通过网络连接，数据库管理中心与三维展示平台之间通过数据传输协议连接。其中，数据库管理中心用于对定位读卡基站获取的定位对象的历史数据进行计算解析并记录，将记录的结果传输到三维展示平台；定位读卡基站用于通过定位对象配戴的精确定位卡，获取井下定位读卡基站覆盖范围内的定位对象的定位信息，还用于将井下具体操作情况及时反馈到三维展示平台，包括预警装置，实时启用预警模块，判断应急情况并及时向工作人员报警；三维展示平台用于接收记录的结果并加以展示，在地面获取在井下的定位对象的监控信息，通过监控信息实时反应井下动态信息，以三维立体界面对井下动态信息进行可视化展示。
在本实施例中，定位读卡基站包括井下接受器和精确定位卡，井下接收器用于对井下定位对象的动态信息进行实时监控，可通过三维展示平台实时掌控数据库管理中心收集的历史数据，将具体操作的动态行为以三维立体化界面加以显示，其中定位对象包括井下移动人员和相关移动设备。
进一步的，三维展示平台提供地图引擎，将定位对象的情况以三维立体界面显示，当定位对象当前定位信息无法确定时，实时展示数据库管理中心预测定位对象的新位置，再通知人工实地考察对新位置进行验证。
在本实施例中，三维立体平台同样也为矿山其他子系统接入留有扩展接口，例如通讯系统、数据分站系统和传输系统，通过可视化界面从多个维度集中管理基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，并为后续多功能拓展提供共享接口，实时把控定位对象的新位置预测有利于为生产调度应急情况井下救援提供可靠的支撑。
进一步的，如图2所示，为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中数据库管理中心预测定位对象新位置的具体工作流程图，数据库管理中心预测定位对象新位置的具体工作流程为：通过定位读卡基站收集定位对象的历史数据；自动对历史数据中的有效信息进行过滤，去除干扰因素的影响；融合地图引擎和定位对象的历史数据，建立预测模型预测定位对象的新位置，若定位对象不显示定位信息，则通过三维展示平台通知定位读卡基站相关工作人员实地考察，根据实地考察得到的验证结果，及时更新定位读卡基站的覆盖范围。
在本实施例中，融合三维展示平台提供的地图引擎和定位读卡基站收集的定位对象的历史数据，历史数据包括当前位置、行动轨迹、下井时间和停留时长，若定位对象不显示定位信息时结合具体定位对象的行为习惯建立预测模型，缩小井下人员的搜索范围，根据通过相关工作人员的实地考察的验证结果及时更新定位读卡基站的覆盖范围，使进入井下人员的安全尽可能得以全方位的保障。
进一步的，数据库管理中心对历史数据进行计算解析用于实时反映井下人员的精确位置，采用UWB技术和WIFI6技术，根据井下人员实时位置的各项精度指标，各项精度指标包括定位精度E和抗干扰性能DSS，结合定位精度和抗干扰性能利用对时定位算法得到定位对象的新位置。
在本实施例中，UWB技术是指超宽带技术，一种无线载波通信技术，它不采用正弦载波，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宽、系统复杂度低、发射信号功率谱密度低、对信道衰落不敏感、截获能力低和定位精度高等优点。WIFI6技术即第六代无线网络技术，允许与多达8个设备通信，最高速率可达9.6Gbps。
进一步的，如图3所示，为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中定位精度的具体计算流程图，定位精度的具体计算流程为：通过定位读卡基站获取定位对象的三维位置信息1；通过定位读卡基站相关工作人员的实地调查获取定位对象真实位置的三维位置信息2；计算三维位置信息1和三维位置信息2的实际偏差；结合实际偏差并根据定位精度E的计算公式：
；
得到定位精度，其中n表示为定位读卡基站的总个数，i表示为定位读卡基站的编号，，/>，/>和/>分别表示为定位读卡基站对定位对象的三维位置信息（/>，/>，/>）中的各轴向的坐标数值，/>，/>，/>分别表示为定位对象真实位置的三维位置信息（，/>，/>）中的各轴向的坐标数值，K表示为统计分布函数的系数，/>表示为定位读卡基站对定位对象的三维位置信息与定位对象真实位置的三维位置信息之间测量误差的标准偏差，e表示为自然常数。
进一步的，如图4所示，为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中抗干扰性能的具体计算方法流程图，抗干扰性能的具体计算步骤为：获取各个定位读卡基站对应的干扰因素的影响系数、干扰因素的影响程度、信号功率和噪声功率；通过公式：
；
计算抗干扰性能，其中DSS表示为抗干扰性能，表示第i个定位读卡基站对应的
干扰因素的影响系数，表示第i个定位读卡基站对应的干扰因素的影响程度，表示为
信号功率，表示为噪声功率。
进一步的，如图5所示，为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中对时定位算法得到定位对象的新位置的具体流程图，结合定位精度和抗干扰性能利用对时定位算法得到定位对象的新位置的具体流程为：获取精确定位卡向定位读卡基站发出信号的时间、定位读卡基站接收到佩戴精确定位卡人员信号的时间、定位精度E和抗干扰性能DSS；计算出信号从精确定位卡到达定位读卡基站的时间差；根据信号的传输速度和时间差计算出接收器和定位读卡基站之间的距离；精确定位卡和定位读卡基站之间距离D的计算公式为：
，
其中c表示为信号的传输速度，表示为定位读卡基站接收到佩戴精确定位卡人员信号的时间，/>表示为精确定位卡向定位读卡基站发出信号的时间，/>表示为测量误差值；利用三角定位法对新位置进行预测，将预测结果返回给定位读卡基站，将得到的新位置通过三维展示平台实时显示。
在本实施例中，所有定位读卡基站仅限于接收到距离在250m以内的精确定位卡信息，随后即可利用三角定位法依据多个定位读卡基站和精确定位卡间的距离确定定位对象的新位置。
进一步的，如图6为本申请实施例提供的基于区域定位的井下人员精准定位软件系统中定位读卡基站的结构示意图，定位读卡基站还用于形成覆盖网络，包括通讯模块、数据分站模块和预警模块，定位读卡基站数量不限于一个；通讯模块用于通过定位对象佩戴的精确定位卡实时精确定位在井下的定位对象，并对定位对象的位移进行动态预测，根据动态预测结果对应急情况加以判断；数据分站模块用于形成覆盖网络，获得定位对象的动态预测结果以及精确定位卡记录井下定位对象的历史数据；预警模块用于根据井下应急情况判断的结果向定位读卡基站的相关工作人员及时发出警报，以做出相应的应急处理。
在本实施例中，设置数量不限于一个的定位读卡基站的目的就在于保证足够的覆盖距离，只有在网络信号强度稳定的情况下才足以为定位系统的精度予以保障。
进一步的，定位读卡基站形成覆盖网络具体指根据UWB信号传输特点每隔250米架设一个定位读卡基站，使得定位读卡基站有足够的覆盖距离，当配戴精确定位卡的定位对象进入定位读卡基站形成的覆盖网络区域内时，定位读卡基站获取定位对象的历史数据，并对历史数据进行过滤，再通过对时定位算法计算出精确定位卡距离定位读卡基站的新位置。
进一步的，对历史数据进行过滤具体指通过对定位读卡基站收集的历史数据进行初筛，去除异常数据和无效数据，包括信号强度，异常环境和噪声干扰因素的影响，将历史数据转化为符合计算解析的格式。
在本实施例中，对历史数据进行过滤的目的在于提高系统的抗干扰性能，从而利用三角定位法得出更为精准的三维位置预测。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：通过基于区域定位的井下人员精准定位软件系统的数据库管理中心收集定位对象的历史数据并对其过滤，去除干扰因素的影响，融合地图引擎和定位读卡基站对定位对象的历史数据进行计算解析并记录，接收在井下定位读卡基站覆盖范围内佩戴精确定位卡的井下人员的定位信息，从而结合定位精度和抗干扰性能，利用三角定位法和对时定位法，实时对井下定位对象的动态行为精准预测新位置，进而实现了生产调度应急情况井下救援提供了可靠的支撑。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的系统、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于，包括数据库管理中心、定位读卡基站和三维展示平台，且所述数据库管理中心与定位读卡基站之间通过通信电缆连接，定位读卡基站与三维展示平台之间通过网络连接，数据库管理中心与三维展示平台之间通过数据传输协议连接：
其中，所述数据库管理中心用于对定位读卡基站获取的定位对象的历史数据进行计算解析并记录，将记录的结果传输到三维展示平台；
所述定位读卡基站用于通过定位对象配戴的精确定位卡，获取井下定位读卡基站覆盖范围内的定位对象的定位信息，还用于将井下具体操作情况及时反馈到三维展示平台，包括预警装置，实时启用预警模块，判断应急情况并及时向工作人员报警；
所述三维展示平台用于接收记录的结果并加以展示，在地面获取在井下的定位对象的监控信息，通过监控信息实时反应井下动态信息，以三维立体界面对井下动态信息进行可视化展示。
2.如权利要求1所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于，所述三维展示平台提供地图引擎，将定位对象的情况以三维立体界面显示，当定位对象当前定位信息无法确定时，实时展示数据库管理中心预测定位对象的新位置，再通知人工实地考察对新位置进行验证。
3.如权利要求2所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于，所述数据库管理中心预测定位对象新位置的具体工作流程为：
通过定位读卡基站收集定位对象的历史数据；
自动对历史数据中的有效信息进行过滤，去除干扰因素的影响；
融合地图引擎和定位对象的历史数据，建立预测模型预测定位对象的新位置，若定位对象不显示定位信息，则通过三维展示平台通知定位读卡基站相关工作人员实地考察，根据实地考察得到的验证结果，及时更新定位读卡基站的覆盖范围。
4.如权利要求1所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于：所述数据库管理中心对历史数据进行计算解析用于实时反映井下人员的精确位置，采用UWB技术和WIFI6技术，根据井下人员实时位置的各项精度指标，所述各项精度指标包括定位精度E和抗干扰性能DSS，结合定位精度和抗干扰性能利用对时定位算法得到定位对象的新位置。
5.如权利要求4所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于，所述定位精度的具体计算流程为：
通过定位读卡基站获取定位对象的三维位置信息；
通过定位读卡基站相关工作人员的实地调查获取定位对象真实位置的三维位置信息；
计算定位读卡基站对定位对象反馈的三维位置信息距离定位对象真实位置的三维位置信息间的实际偏差；
结合实际偏差并根据定位精度E的计算公式得到定位精度，其中n表示为定位读卡基站的总个数，i表示为定位读卡基站的编号，/>，，/>和/>分别表示为定位读卡基站对定位对象的三维位置信息（/>，/>，/>）中的各轴向的坐标数值，/>，/>，/>分别表示为定位对象真实位置的三维位置信息（/>，/>，/>）中的各轴向的坐标数值，K表示为统计分布函数的系数，/>表示为定位读卡基站对定位对象的三维位置信息与定位对象真实位置的三维位置信息之间测量误差的标准偏差，e表示为自然常数。
6.如权利要求5所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于，所述抗干扰性能的具体计算步骤为：
获取各个定位读卡基站对应的干扰因素的影响系数、干扰因素的影响程度、信号功率和噪声功率；
通过公式计算抗干扰性能，其中DSS表示为抗干扰性能，表示第i个定位读卡基站对应的干扰因素的影响系数，/>表示第i个定位读卡基站对应的干扰因素的影响程度，/>表示为信号功率，/>表示为噪声功率。
7.如权利要求6所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于，所述结合定位精度和抗干扰性能利用对时定位算法得到定位对象的新位置的具体流程为：
获取精确定位卡向定位读卡基站发出信号的时间、定位读卡基站接收到佩戴精确定位卡人员信号的时间、定位精度E和抗干扰性能DSS；
计算出信号从精确定位卡到达定位读卡基站的时间差；
根据信号的传输速度和时间差计算出接收器和定位读卡基站之间的距离；
精确定位卡和定位读卡基站之间距离D的计算公式为：，其中c表示为信号的传输速度，/>表示为定位读卡基站接收到佩戴精确定位卡人员信号的时间，/>表示为精确定位卡向定位读卡基站发出信号的时间，/>表示为测量误差值；
利用三角定位法对新位置进行预测，将预测结果返回给定位读卡基站，将得到的新位置通过三维展示平台实时显示。
8.如权利要求1所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于：所述定位读卡基站还用于形成覆盖网络，所述定位读卡基站包括通讯模块、数据分站模块和预警模块，所述定位读卡基站数量不限于一个；
所述通讯模块：用于通过定位对象佩戴的精确定位卡实时精确定位在井下的定位对象，并对定位对象的位移进行动态预测，根据动态预测结果对应急情况加以判断；
所述数据分站模块：用于形成覆盖网络，获得定位对象的动态预测结果以及精确定位卡记录井下定位对象的历史数据；
所述预警模块：用于根据井下应急情况判断的结果向定位读卡基站的相关工作人员及时发出警报，以做出相应的应急处理。
9.如权利要求8所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于：所述定位读卡基站形成覆盖网络具体指根据UWB信号传输特点每隔250米架设一个定位读卡基站，使得定位读卡基站有足够的覆盖距离，当配戴精确定位卡的定位对象进入所述定位读卡基站形成的覆盖网络区域内时，定位读卡基站获取定位对象的历史数据，并对历史数据进行过滤，再通过对时定位算法计算出精确定位卡距离定位读卡基站的新位置。
10.如权利要求9所述一种基于区域定位的井下人员精准定位软件系统，其特征在于：所述对历史数据进行过滤具体指通过对定位读卡基站收集的历史数据进行初筛，去除异常数据和无效数据，包括信号强度，异常环境和噪声干扰因素的影响，将历史数据转化为符合计算解析的格式。
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117351680A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-05 | 福建泉州泉顺通讯科技有限公司 | 一种具有gps定位对讲机的报警系统 |
| CN118347506A (zh) * | 2024-06-17 | 2024-07-16 | 成都深地领航能源科技有限公司 | 基于ai技术的智能井下避险方法与系统 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101575984A (zh) * | 2009-06-17 | 2009-11-11 | 大连龙成信息科技发展有限公司 | 一种煤矿井下监控及人员定位系统 |
| WO2019069248A1 (en) * | 2017-10-03 | 2019-04-11 | Al Shimmari Faisal Mohammed Ali Mohammed | SYSTEM AND DEVICE FOR ASSISTANCE TO RESCUE AND EMERGENCY ASSISTANCE PERSONNEL |
| CN109826668A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-05-31 | 山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿 | 井下多源精确人员定位系统及方法 |
| CN110067598A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-07-30 | 中国矿业大学(北京) | 一种基于人员定位的矿井下灾害报警方法 |
| CN111133688A (zh) * | 2017-09-21 | 2020-05-08 | 智慧天空网络有限公司 | 被动收集空对地网络参数用于网络规划和控制 |
| CN111966028A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-20 | 国网河南省电力公司周口供电公司 | 一种多源数据可交互式精益化监测平台 |
| CN113891241A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-04 | 广州港发石油化工码头有限公司 | 码头人员三维可视化监控系统 |
| CN114245294A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-25 | 新疆天池能源有限责任公司 | 一种3d人员定位用人员安全管控系统 |
| CN114828217A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-07-29 | 中建八局第二建设有限公司 | 基于基站定位技术的工地现场人员定位报警方法 |
| CN115348539A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-15 | 南京濠暻通讯科技有限公司 | 一种基于5g+的井下通信与定位一体化系统 |
| US20230038545A1 (en) * | 2021-08-06 | 2023-02-09 | Saudi Arabian Oil Company | Sensor node device, sensor node system, and method for mapping hydraulic fractures using the same |
| WO2023035341A1 (zh) * | 2021-09-08 | 2023-03-16 | 中铁工程服务有限公司 | 用于地铁工地的三维定位方法、系统及介质 |
-
2023
- 2023-07-13 CN CN202310859830.9A patent/CN116582930A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101575984A (zh) * | 2009-06-17 | 2009-11-11 | 大连龙成信息科技发展有限公司 | 一种煤矿井下监控及人员定位系统 |
| US20210328657A1 (en) * | 2017-09-21 | 2021-10-21 | Smartsky Networks LLC | Passive Collection of Air-to-Ground Network Parameters for Network Planning and Control |
| CN111133688A (zh) * | 2017-09-21 | 2020-05-08 | 智慧天空网络有限公司 | 被动收集空对地网络参数用于网络规划和控制 |
| WO2019069248A1 (en) * | 2017-10-03 | 2019-04-11 | Al Shimmari Faisal Mohammed Ali Mohammed | SYSTEM AND DEVICE FOR ASSISTANCE TO RESCUE AND EMERGENCY ASSISTANCE PERSONNEL |
| CN109826668A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-05-31 | 山西潞安环保能源开发股份有限公司五阳煤矿 | 井下多源精确人员定位系统及方法 |
| CN110067598A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-07-30 | 中国矿业大学(北京) | 一种基于人员定位的矿井下灾害报警方法 |
| CN111966028A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-11-20 | 国网河南省电力公司周口供电公司 | 一种多源数据可交互式精益化监测平台 |
| US20230038545A1 (en) * | 2021-08-06 | 2023-02-09 | Saudi Arabian Oil Company | Sensor node device, sensor node system, and method for mapping hydraulic fractures using the same |
| WO2023035341A1 (zh) * | 2021-09-08 | 2023-03-16 | 中铁工程服务有限公司 | 用于地铁工地的三维定位方法、系统及介质 |
| CN113891241A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-04 | 广州港发石油化工码头有限公司 | 码头人员三维可视化监控系统 |
| CN114245294A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-25 | 新疆天池能源有限责任公司 | 一种3d人员定位用人员安全管控系统 |
| CN114828217A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-07-29 | 中建八局第二建设有限公司 | 基于基站定位技术的工地现场人员定位报警方法 |
| CN115348539A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-11-15 | 南京濠暻通讯科技有限公司 | 一种基于5g+的井下通信与定位一体化系统 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117351680A (zh) * | 2023-12-05 | 2024-01-05 | 福建泉州泉顺通讯科技有限公司 | 一种具有gps定位对讲机的报警系统 |
| CN117351680B (zh) * | 2023-12-05 | 2024-02-09 | 福建泉州泉顺通讯科技有限公司 | 一种具有gps定位对讲机的报警系统 |
| CN118347506A (zh) * | 2024-06-17 | 2024-07-16 | 成都深地领航能源科技有限公司 | 基于ai技术的智能井下避险方法与系统 |
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