專利名稱：一種適用于定位的煤礦井下通信終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于煤礦類產(chǎn)業(yè)井下通訊及定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于定位的煤礦井下通信終端。
背景技術(shù)：
煤礦類產(chǎn)業(yè)中，井下的作業(yè)環(huán)境往往比較陰暗和狹窄，路徑也錯(cuò)綜復(fù)雜，因此，在工作過程中的通信以及獲取工人位置就顯得尤其重要，可以保障井下作業(yè)的順利進(jìn)行。同時(shí)，由于井下環(huán)境普遍較為惡劣，水、火、瓦斯、冒頂?shù)炔话踩蛩丶拔镔|(zhì)較多，再加上人員、設(shè)備的流動(dòng)性大，因此當(dāng)遇到礦井突發(fā)事故，由于通信網(wǎng)絡(luò)不暢、通信手段單一、網(wǎng)絡(luò)承受能力差等因素，往往造成地面層與地下層之間、地下層與地下層之間信息不通，地面領(lǐng)導(dǎo)指揮不靈，極易造成重大事故損失。而發(fā)生重大事故時(shí)，對(duì)事故發(fā)生地點(diǎn)和井下人員地點(diǎn)的定位就顯得尤其重要，直接關(guān)系到搶救工作的順利與否。就現(xiàn)有技術(shù)而言，井下的通信終端及通信系統(tǒng)不在少數(shù)，其通信功能都已經(jīng)較為完善，但是真正具備定位功能，并能夠和人員定位系統(tǒng)結(jié)合在一起的礦用通信終端還并沒有從有關(guān)的材料及專利中得到明確的公開。因此，如能提供具備定位功能的井下通信終端，即省去了專門購(gòu)置定位裝置的昂貴成本，又可以有效解決現(xiàn)有井下作業(yè)所面臨的困難。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高了安全性能，具備定位功能的煤礦井下通信終端，尤其是提供了一種手機(jī)作為通信終端。本實(shí)用新型的通信終端，除了能與市面上所推出的一般井下移動(dòng)通信終端一樣實(shí)現(xiàn)基本的通話、短信等功能外，還具備定位的功能。所述的定位功能是指在地面指揮中心和井下的無線基站的配合下，對(duì)通信終端所在位置進(jìn)行定位的功能。具體的，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn):—種適用于定位的煤礦井下通信終端，包括用于整體控制的中央控制單元、用于給各個(gè)單元提供電源的電源管理單元、用于通過無線射頻技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)出或接收射頻信號(hào)的無線通信單元、用于聲音處理的語(yǔ)音處理單元、用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字/字母按鍵處理的按鍵矩陣單元、用于顯示的IXD顯示單元和用于實(shí)現(xiàn)定位功能的定位單元。其中，所述的定位單元是用于實(shí)現(xiàn)通信終端定位功能的控制模塊。通信終端周期性的搜索其周圍的無線基站，當(dāng)搜索到無線基站后獲取該無線基站的標(biāo)識(shí)信息，通信終端將無線基站的標(biāo)識(shí)信息和信號(hào)強(qiáng)度信息、通訊終端自身的標(biāo)識(shí)信息和信號(hào)強(qiáng)度信息一起發(fā)送到地面指揮中心，地面指揮中心根據(jù)上述信息計(jì)算出通信終端相對(duì)無線基站的距離，由于無線基站的位置是固定的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)通信終端的準(zhǔn)確定位功能。另外，所述電源管理單元連接有電源，所述電源可以是鋰電池；所述無線通信單元連接有天線。其中，所述 中央控制單元與電源管理單元、無線通信單元、語(yǔ)音處理單元、按鍵矩陣單元、IXD顯示單元和定位單元相連；另外，所述電源管理單元與無線通信單元和IXD顯示單元相連；所述無線通信單元與定位單元相連。中央控制單元包括控制芯片。無線通信單元包括主通信芯片。電源管理單元包括電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片，所述電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片、下LDO芯片之間兩兩相連。實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型的通信終端可以是手機(jī)或其它終端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:本實(shí)用新型的通信終端能夠周期性的報(bào)告位置信息，一旦井下有險(xiǎn)情，可以配合地面指揮中心精確地定位到求救者的位置，及時(shí)有效的展開搶險(xiǎn)工作，能夠最大限度的降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)，在正常工作過程當(dāng)中，也有助于井下作業(yè)的有效協(xié)調(diào)和監(jiān)控，有助于生廣效率的提聞。

下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:圖1所示為本實(shí)用新型一實(shí)施例的系統(tǒng)單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)`用新型。如圖1所示為可作為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的一種適用于定位的煤礦井下通信終端，所述通信終端為手機(jī)。其中，中央控制單元的控制芯片為32位的ARM處理器，是整個(gè)手機(jī)終端的控制中心，可以通過24根地址線和32位數(shù)據(jù)線以及SPI，IIC，UART等接口和外圍單元模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制。在本實(shí)施例中，中央控制單元通過并行接口以總線的方式控制語(yǔ)音處理單元，以SPI接口和無線通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以IIC的方式和電源管理單元進(jìn)行交互連接。此夕卜，中央控制單元與按鍵矩陣單元、IXD顯示單元和定位單元之間，通過中斷和GPIO 口來實(shí)施控制和數(shù)據(jù)交互。其中，控制芯片可通過自帶的A/D轉(zhuǎn)換接口對(duì)電源進(jìn)行檢測(cè)。所述電源為鋰電池，鋰電池通過保險(xiǎn)絲和限流電阻與電源管理單元相連，鋰電池所提供的電力電壓通過電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片配合工作變換成符合手機(jī)要求的供電電壓。常按手機(jī)的開機(jī)鍵維持至少I秒鐘后，電源管理芯片被觸發(fā)開始工作，使下LDO芯片開始輸出，電源管理芯片同時(shí)給控制芯片提供復(fù)位信號(hào)，隨后控制芯片開始啟動(dòng)并反饋信號(hào)給電源管理芯片表示輸出電壓沒有問題，電源管理芯片收到反饋信號(hào)后正常工作。其中，若電源管理芯片不能收到控制芯片的反饋信號(hào)，則切斷所有供電。在電源管理芯片和下LDO芯片打開后，手機(jī)系統(tǒng)的其它單元等待中央控制單元的命令，控制芯片依次打開電源管理芯片的其它支路、上LDO芯片和DC/DC芯片。此時(shí)電源通過電阻連到控制芯片的ADC管腳上，作為電源檢測(cè)，如電源的電壓波動(dòng)范圍不在手機(jī)系統(tǒng)設(shè)定的范圍之內(nèi)，則控制芯片會(huì)通知電源管理芯片強(qiáng)行關(guān)機(jī)。而在手機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，若常按開機(jī)鍵至少2秒鐘，電源管理芯片則產(chǎn)生關(guān)機(jī)中斷傳送給控制芯片，控制芯片在完成相應(yīng)的電路準(zhǔn)備工作后，通知電源管理芯片關(guān)機(jī)。其中，在無線通信單元的電路中，主通信芯片為無線射頻模塊，支持IEEE802.1lb和IEEE802.llg，其中IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)是符合IEEE規(guī)范的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，工作于2.4GHz免授權(quán)頻段，支持13個(gè)最大速率54Mbps的信道。主通信芯片由于集成了收發(fā)器和功放器，因此供電電壓較多且有時(shí)序要求，所以通過電源管理芯片、上LDO芯片和DC/DC芯片分別對(duì)主通信芯片進(jìn)行供電，并通過電源管理芯片和控制芯片對(duì)電源管理芯片、上LDO芯片和DC/DC芯片進(jìn)行分別控制以滿足上電時(shí)序的要求。對(duì)主通信芯片的上電完成后，要提供復(fù)位信號(hào)，其內(nèi)部上電完成后會(huì)提供高電平，該高電平經(jīng)過與門做個(gè)延時(shí)后供給，主通信芯片在收到復(fù)位信號(hào)后完成上電和啟動(dòng)，開始和控制芯片通過SPI接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)主通信芯片被成功配置之后處于收發(fā)或待機(jī)狀態(tài)。在發(fā)射狀態(tài)下，控制芯片每隔20ms從語(yǔ)音處理單元接收語(yǔ)音包，并將語(yǔ)音包或其它將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過SPI接口傳輸給主通信芯片，此時(shí)主通信芯片內(nèi)部進(jìn)行編碼調(diào)制，經(jīng)過內(nèi)部射頻放大器放大,并由匹配電路和濾波器處理后由天線發(fā)射出去。在接收射頻信號(hào)時(shí)，射頻信號(hào)經(jīng)過濾波器和匹配電路處理后送至主通信芯片進(jìn)行信號(hào)處理，得到數(shù)字信號(hào)，所得的數(shù)字信號(hào)由SPI接口傳送至控制芯片，控制芯片根據(jù)所接收的數(shù)字信號(hào)內(nèi)容，或發(fā)送信號(hào)至給語(yǔ)音處理單元，或做其它處理。按鍵矩陣單元的電路用于配合手機(jī)的按鍵控制，當(dāng)沒有任何按鍵按下時(shí)，中斷信號(hào)KEY_INT —直處于高電平狀態(tài)。當(dāng)用戶按鍵后，中斷相應(yīng)電路線路上的二極管導(dǎo)通，使中斷管腳KEY_INT變成低電平，產(chǎn)生中斷，按鍵矩陣單元將該中斷信號(hào)發(fā)送到中央控制單元。定位單元為控制模塊，定位單元周期性的產(chǎn)生搜索指令，并將搜索指令發(fā)送至無線通信單元，無線通信單元收·到搜索指令后，發(fā)送搜索無線基站的無線信號(hào)到空中，所有接收到該無線信號(hào)的無線基站會(huì)將自身的標(biāo)識(shí)信息反饋至手機(jī)。無線基站反饋給手機(jī)的標(biāo)識(shí)信息包括無線基站的MAC地址，MAC地址是無線基站的唯一標(biāo)識(shí)參數(shù)。其中，當(dāng)手機(jī)接收到無線基站反饋的標(biāo)識(shí)消息時(shí)，同步記錄該標(biāo)識(shí)消息的信號(hào)強(qiáng)度。此時(shí)，手機(jī)就收集到了其周圍能夠搜索到的無線基站的唯一標(biāo)識(shí)信息(MAC地址)和信號(hào)強(qiáng)度等隱含位置情況的信息。定位單元將手機(jī)所收集的上述信息按照預(yù)先設(shè)定的定位協(xié)議組合成對(duì)應(yīng)的定位信息，將該定位信息通過無線通信單元發(fā)送到無線基站，再由無線基站轉(zhuǎn)發(fā)至地面指揮中心。地面指揮中心收到手機(jī)所發(fā)送的定位信息后，根據(jù)其中的標(biāo)識(shí)信息確定各個(gè)固定的無線基站的具體位置，再結(jié)合各個(gè)無線基站所反饋的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行常規(guī)計(jì)算，即可以得到手機(jī)的準(zhǔn)確位置信息。其中，所述預(yù)先設(shè)定的定位協(xié)議是指用來實(shí)現(xiàn)手機(jī)和地面指揮中心之間的通信手段的協(xié)議。本實(shí)施例的手機(jī)默認(rèn)每隔20秒鐘發(fā)送一次定位信息。定位信息可采用UDP協(xié)議發(fā)送到地面指揮中心，默認(rèn)UDP端口為8000。其中，定位協(xié)議可設(shè)定為下文中表I所示。
權(quán)利要求1.一種適用于定位的煤礦井下通信終端，包括中央控制單元、電源管理單元、無線通信單元、語(yǔ)音處理單元、按鍵矩陣單元、LCD顯示單元和定位單元；其中，電源管理單元連接有電源；無線通信單元連接有天線；同時(shí)，所述中央控制單元與電源管理單元、無線通信單元、語(yǔ)音處理單元、按鍵矩陣單元、LCD顯示單元和定位單元相連；另外，所述電源管理單元與無線通信單元和LCD顯示單元相連；所述無線通信單元與定位單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定位的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的中央控制單元包括控制芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定位的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的無線通信單元包括主通 信芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定位的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的電源管理單元包括電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片，所述電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片、下LDO芯片之間兩兩相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任一所述的適用于定位的煤礦井下通信終端，其特征在于所述通信終端為手機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種適用于定位的煤礦井下通信終端，包括用于整體控制的中央控制單元、用于給各個(gè)單元提供電源的電源管理單元、用于通過無線射頻技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)出或接收射頻信號(hào)的無線通信單元、用于聲音處理的語(yǔ)音處理單元、用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字/字母按鍵處理的按鍵矩陣單元、用于顯示的LCD顯示單元和用于實(shí)現(xiàn)定位功能的定位單元。本實(shí)用新型的通信終端能夠周期性的報(bào)告位置信息，一旦井下有險(xiǎn)情，可以配合地面指揮中心精確地定位到求救者的位置，及時(shí)有效的展開搶險(xiǎn)工作，能夠最大限度的降低人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，同時(shí)，在正常工作過程當(dāng)中，也有助于井下作業(yè)的有效協(xié)調(diào)和監(jiān)控，有助于生產(chǎn)效率的提高。
文檔編號(hào)H04W64/00GK203104788SQ20132008977
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者趙明高, 包建義, 傅小軍 申請(qǐng)人:杭州綠宇通信技術(shù)有限公司