一種基于wifi智能定位及無線鏈路中的同步方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于煤礦行業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明涉及煤礦的智能定位方法與具體算法。本發(fā)明首次提出在礦下利用PTP時(shí)鐘同步系統(tǒng)代替GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)來解決Wi-Fi基站的時(shí)鐘同步問題，將與基站相連的以太網(wǎng)交換機(jī)作為邊界時(shí)鐘的情況下，相鄰基站的同步精度可以達(dá)到納秒級(jí)別。通過對(duì)基于IEEE1588協(xié)議的人員定位系統(tǒng)中的同步技術(shù)和定位技術(shù)的研究和分析，對(duì)定位性能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明改進(jìn)的TDOA混合定位算法能夠有效的抑制井下定位中的NLOS誤差，相對(duì)于使用單一的Chan算法和Taylor算法具有較高的定位精度，可以有效解決當(dāng)前礦下人員定位系統(tǒng)的精確定位問題。
【專利說明】—種基于WIFI智能定位及無線鏈路中的同步方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤礦行業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明涉及煤礦的智能定位方法與具體算法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前隨著煤礦事故已經(jīng)成為國內(nèi)的生產(chǎn)安全問題，作為智能定位系統(tǒng)重要基礎(chǔ)之一的移動(dòng)定位網(wǎng)絡(luò)就是在這種背景要求下提出的。傳統(tǒng)的定位系統(tǒng)都存在精度的問題?；炯{秒同步網(wǎng)的基本思想是在一定通信范圍內(nèi)的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)通過WIFI脈沖相互交換各自的位置信息，并自動(dòng)的連接建立起一個(gè)給移動(dòng)的定位網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)的單跳通信范圍只有幾十米，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)不僅是一個(gè)收發(fā)器，同時(shí)還是一個(gè)路由器。因此采用多跳的方式把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給更遠(yuǎn)的同步節(jié)點(diǎn)。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)自組網(wǎng)可以完成信息交互，緊急事件提醒，礦工實(shí)時(shí)監(jiān)控，輔助撤退功能，有效的避免礦難，此外還可以利用固定節(jié)點(diǎn)接入固定網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)定位管控和信息發(fā)布等。
[0003]比如為坑道提供擁塞信息，提高效率；為撤退提供導(dǎo)航服務(wù)，增加安全性。
[0004]本發(fā)明正是基于以上的納秒行業(yè)背景下，提出的一種移動(dòng)脈沖同步網(wǎng)智能定位通信服務(wù)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提出一種煤礦的智能定位方法以及相關(guān)無線鏈路中的同步方法。此目的是通過如下方法實(shí)現(xiàn)的:
通過IEEE1588脈沖電波收發(fā)一體機(jī)，把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間信號(hào)，將信號(hào)通過大氣信道傳送出去，在接收端把信號(hào)聚焦在電檢測(cè)器中，電檢測(cè)器將包信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間信號(hào)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在源移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和附近移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間組成全方位同步網(wǎng)絡(luò)以便進(jìn)行定位通信，網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都收集自身周圍的定位信息并傳送給網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，信息也可以通過固定節(jié)點(diǎn)傳送到該網(wǎng)絡(luò)中。本發(fā)明方法可預(yù)防嚴(yán)重煤礦事故的發(fā)生。
[0007]所述系統(tǒng)包括:用戶接口，信號(hào)發(fā)生器，同步發(fā)射端機(jī)，接收聲學(xué)系統(tǒng)，聲探測(cè)器，同步接收端機(jī)，時(shí)間信息非線性動(dòng)態(tài)濾波處理單元，終端LED顯示器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明提出了一種在無線鏈路中的納秒信息濾波的方法。在脈沖包的網(wǎng)絡(luò)中每時(shí)每刻都會(huì)發(fā)生比特或字節(jié)的丟失，特別是在移動(dòng)節(jié)點(diǎn)行走中更容易丟失信息，傳統(tǒng)的重傳糾錯(cuò)方法不起作用，等到要求重傳的時(shí)候移動(dòng)的物體往往已經(jīng)不在原地；傳統(tǒng)的不重傳糾錯(cuò)方法也不起作用，因?yàn)榫幋a邊際由于多反射效應(yīng)，往往已經(jīng)被丟失。
[0009]脈沖包收發(fā)一體機(jī)可利用移動(dòng)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的電池驅(qū)動(dòng)，無需另外攜帶電源。脈沖包收發(fā)機(jī)產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)精度可調(diào)。IEEE1588收發(fā)一體機(jī)把時(shí)間信號(hào)轉(zhuǎn)換成距離信號(hào)，傳入信息處理單元，處理后顯示在終端顯示器上。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，丟掉的信息比出錯(cuò)的信息更多，就地取材補(bǔ)損功能必不可少，所以信息處理單元還包括糾錯(cuò)與補(bǔ)損單元，實(shí)現(xiàn)信息編碼的糾錯(cuò)與補(bǔ)損功能，減低誤碼率，提高通信的可靠性。補(bǔ)損單元的核心是利用整形算法揚(yáng)棄時(shí)間與空間關(guān)聯(lián)的冗余信息，把編碼空間留給重要的碼段邊際標(biāo)記信息，確保幀結(jié)構(gòu)的完整性，以便實(shí)施類似蝙蝠夜行的智能化預(yù)測(cè)性盲補(bǔ)算法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明智能同步網(wǎng)的通信圖
圖2是本發(fā)明的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間詳細(xì)的脈沖包通信圖
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0012]圖1所示節(jié)點(diǎn)112的所有電源關(guān)閉，當(dāng)它靠近節(jié)點(diǎn)104的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)112只能被節(jié)點(diǎn)104根據(jù)電波檢測(cè)到。節(jié)點(diǎn)106沒有安裝本發(fā)明的系統(tǒng)，但其擁有轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)104安裝有本期工程的系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)112能夠被動(dòng)的被節(jié)點(diǎn)104檢測(cè)到，節(jié)點(diǎn)106能夠主動(dòng)的更準(zhǔn)確的被節(jié)點(diǎn)104檢測(cè)到，通過兩個(gè)方向的電脈沖，當(dāng)節(jié)點(diǎn)之間相互靠近時(shí)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)位置信息。圖2所示節(jié)點(diǎn)可以用動(dòng)態(tài)濾波算法。
[0013]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作如下詳述:
根據(jù)以上所述，便可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下做出的其他變化和修改，仍包括在本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明屬于煤礦行業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明涉及煤礦的智能定位方法與具體算法，首次提出在礦下利用PTP時(shí)鐘同步系統(tǒng)代替GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)來解決W1-Fi基站的時(shí)鐘同步問題，將與基站相連的以太網(wǎng)交換機(jī)作為邊界時(shí)鐘的情況下，相鄰基站的同步精度可以達(dá)到納秒級(jí)別，通過對(duì)基于IEEE1588協(xié)議的人員定位系統(tǒng)中的同步技術(shù)和定位技術(shù)的研究和分析，對(duì)定位性能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明改進(jìn)的TDOA混合定位算法能夠有效的抑制井下定位中的NLOS誤差,相對(duì)于使用單一的Chan算法和Taylor算法具有較高的定位精度，可以有效解決當(dāng)前礦下人員定位系統(tǒng)的精確定位問題。
2.如權(quán)利要求1所述方法，利用PTP時(shí)鐘同步系統(tǒng)代替GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)來解決W1-Fi基站的時(shí)鐘同步問題。
3.如權(quán)利要求1所述方法，通過IEEE1588脈沖電波收發(fā)一體機(jī),把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間信號(hào)，將信號(hào)通過大氣信道傳送出去，在接收端把信號(hào)聚焦在電檢測(cè)器中，電檢測(cè)器將包信號(hào)轉(zhuǎn)換成時(shí)間信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1所述方法，在源移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和附近移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間組成全方位同步網(wǎng)絡(luò)以便進(jìn)行定位通信，網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都收集自身周圍的定位信息并傳送給網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，信息也可以通過固定節(jié)點(diǎn)傳送到該網(wǎng)絡(luò)中，本發(fā)明方法可預(yù)防嚴(yán)重煤礦事故的發(fā)生。
5.如權(quán)利要求1所述方法，IEEE1588協(xié)議同步過程中存在的問題，分析了通信路徑不對(duì)稱因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)同步的影響，進(jìn)而提出了一種基于移動(dòng)平均濾波和時(shí)間加權(quán)的改進(jìn)算法，并通過OPNET仿真軟件對(duì)算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
6.如權(quán)利要求1所述方法，基于IEEE1588協(xié)議的人員定位系統(tǒng)基本組成和網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)系統(tǒng)定位過程中影響定位精度的主要誤差進(jìn)行了研究分析，提出了基于TDOA的定位算法，對(duì)雙基站和多基站情況下分別進(jìn)行了具體分析，討論了一種抗NLOS的混合定位算法，該算法能夠在NLOS環(huán)境中依然保持良好的定位精度，并通過Matlab的仿真實(shí)驗(yàn)證明其能夠滿足井下精確定位的需要。
【文檔編號(hào)】H04W56/00GK103648082SQ201310650198
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】范欣 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江市星禾物聯(lián)科技有限公司