煤礦井下移動目標定位方法與系統技術方案

本發明專利技術公開了一種煤礦井下移動目標定位方法與系統，在漏泄電纜依次設有的中繼器上分別安裝定頻無線發射器，將依次排列的發射器分組，安裝在移動目標上的定位接收終端中的微處理器通過天線調諧器對空間內第n個定頻無線發射器發射的頻率fn進行調諧接收，并經帶通濾波電路濾波、耦合，獲得頻率fn，檢波電路對頻率fn的正弦信號檢波，得到與fn成正比的磁場強度電壓信號Hn，其中Hn滿足xn＝k/Hn；結合定位中繼器具體數量和間距，獲得移動目標距離礦井井口距離。本發明專利技術通過在漏泄電纜現有中繼器上增設定頻無線發射器組成系統，獲得井下移動目標距離井口數字接收基站的長度，實施效果好，結構簡單，成本較低，且優化了算法，滿足生產技術要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種煤礦井下機車定位方法與系統。
技術介紹
礦井坑道、隧道伴隨掘進面的不斷拓展，會變得縱橫交錯；同時，井下通訊信號衰減較大，難以全面覆蓋；作業人員班次多，流動性大，車輛的位置、數量信息實時發生變化，地面人員雖然對井下信息通過監控進行觀察，但位置信息不直觀，在應對井下突發性事故中，難以及時獲取事故段的車輛及人員具體位置信息，對實施應急預案，開展及時救援帶來不便，往往造成救援時間的浪費。
技術實現思路
本專利技術的一個目的是如何充分利用煤礦井下設施，用較少投入，解決井下流動性的車輛目標定位的技術問題。為了實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：煤礦井下機車定位方法，它包括的步驟是：1)在井下漏泄電纜通信系統依次設有的中繼器上依次安裝定頻無線發射器，將其由礦井口起順序編號記為n,n≥1,n∈自然數；將依次安裝的發射器每五個為一組進行分組；組內發射器工作頻率滿足fn＝(30+[n/5]取余×d)Mhz；0.1≤d≤1，其中當[n/5]取余＝0時，fn＝30+5d；組與組沿漏泄電纜循環布設；相鄰中繼器彼此之間間距為J∈[300,400],單位為米；2)定位接收終端隨機車位于礦井口，相應的，定位接收終端內置的微處理器將n初始化為1以及求出的f1分別保存在防掉電存儲器；定位接收終端隨機車移動，針對防掉電存儲器當前所保存的n和頻率fn，微處理器通過天線調諧器對空間內第n個定頻無線發射器發射的頻率fn進行調諧接收，并經帶通濾波電路濾波、耦合，獲得頻率fn，檢波電路對頻率fn的正弦信號檢波，得到與fn成正比的磁場強度電壓信號Hn；其中Hn為該定頻無線發射器的發射磁場強度電壓信號，0＜Hn≤k；令磁場強度閾值下限為H0＝k/J，由xn＝k/Hn，滿足1≤xn≤J；xn為機車實時所在位置與所調諧接收的第n個定頻無線發射器之間距離；k:磁場強度系數；k∈(0,1]單位：微斯特；3)將步驟2)獲得的Hn，與限定閾值H0＝k/J比較后，判斷機車是否在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，若在該范圍內，則進一步判斷機車是否位于第n個定頻無線發射器跟前，若不在跟前，利用相鄰第n-1個、第n+1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷是在第n-1個定頻無線發射器跟前，或是在第n+1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n個和第n-1個定頻無線發射器之間；或者是在第n個和第n+1個定頻無線發射器之間；或雖在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，但既不在第n-1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，也不在第n+1定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車為非正?？焖僖苿硬⑦M行報警；若機車不在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則進一步判斷機車是否位于第n-2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，若在該范圍內，判斷機車是否在n-2個定頻無線發射器跟前，若不在跟前，利用第n-1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷是在第n-1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n-2個和第n-1個定頻無線發射器之間；或是既不在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，又不在第n-1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，僅位于第n-2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車為非正?？焖僖苿硬⑦M行報警；若機車不在第n-2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內時，則判斷是否在第n+2個定頻無線發射器跟前，若不在n+2個定頻無線發射器跟前，利用第n+1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷機車是在第n+1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n+2個和第n+1個定頻無線發射器之間；或是僅在第n+2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車非正?？焖僖苿佣M行報警；或者機車既不在n-2也不在n+2個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則機車定位接收終端因檢測不到發射頻率磁場而造成報警。所述步驟3)具體為若Hn≥H0＝k/J成立，則繼續判斷Hn≥k/2是否成立，若Hn≥k/2成立，將n，fn保存在防掉電存儲器中；同時求得機車實時所在位置xn
與礦井井口距離L為L＝xn＝J×(n-1)＝[300,400]×(n-1)，若Hn≥k/2不成立，則保存Hn；并且對fn+1重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強度Hn+1，判斷Hn+1≥H0＝k/J是否成立，若Hn+1≥H0＝k/J成立，則繼續判斷Hn+1≥k/2是否成立，若Hn+1≥k/2成立，則保存n+1，fn+1，同時機車實時所在位置xn+1與礦井井口距離L為L＝xn+1＝J×n＝[300,400]×n，若Hn+1≥k/2不成立，則保存n，fn，并且得出機車實時所在位置與礦井井口距離L為：L＝J×(n-1)+(k/Hn-k/Hn+1+J)/2＝J×(n-1)+(xn/2-xn+1/2+J/2)；若Hn+1≥H0＝k/J不成立，則對fn-1重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強度Hn-1，判斷Hn-1≥H0是否成立，若Hn-1≥H0成立，則繼續判斷Hn-1≥k/2是否成立，若Hn-1≥k/2成立，則保存n-1，fn-1，同時機車實時所在位置xn-1與礦井井口距離L為L＝xn-1＝J×(n-2)＝[300,400]×(n-2)，若Hn-1≥k/2不成立，則保存n-1，fn-1到防掉電存儲器中，同時機車實時所在位置與礦井井口距離L為：L＝J×(n-2)+(k/Hn-1-k/Hn+J)/2＝J×(n-2)+(xn-1/2-xn/2+J/2)；若Hn-1≥H0不成立，則保存n，fn到防掉電存儲器中，L＝J×(n-1)+k/Hn＝[300,400]×(n-1)+xn,同時判定機車為非正?？焖僖苿硬⑦M行報警；若Hn≥H0＝k/J不成立，則對fn-2重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強
度Hn-2；判斷Hn-2≥H0是否成立；若Hn-2≥H0成立，則繼續判斷Hn-2≥k/2是否成立，若Hn-2≥k/2成立，則保存n-2，fn-2，同時機車實時所在位置xn-2處與礦井井口距離L為L＝xn-2＝J×(n-3)＝[300,400]×(n-3)，若Hn-2≥k/2不成立，保存Hn-2，對fn-1重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強度Hn-1，判斷Hn-1≥H0是否成立；若Hn-1≥H0成立，則繼續判斷Hn-1≥k/2是否成立，若Hn-1≥k/2成立，則保存n-1，fn-1，同時機車實時所在位置xn-1處與礦井井口距離L為L＝xn-1＝J×(n-2)＝[300,400]×(n-2)若Hn-1≥k/2不成立，則保存n-2，fn-2，L＝J×(n-3)+(k/Hn-2-k/Hn-1+J)/2＝J×(n-3)+(xn-2/2-xn-1/2+J/2)，若Hn-1≥H0不成立，則保存n-2，fn-2，機車實時所在位置與礦井井口距離L為L＝J×(n-3)-k/Hn-2＝[300,400]×(n-3)-xn-2，同時判定機車為非正常快速移動并進行報警；若Hn-2≥H0不成立，則對fn+2重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強度Hn+2，判斷Hn+2≥H0是否成立；若Hn+2≥H0成立，則繼續判本文檔來自技高網...

【技術保護點】
煤礦井下機車定位方法，其特征是，它包括的步驟是：1)在井下漏泄電纜通信系統依次設有的中繼器上依次安裝定頻無線發射器，將其由礦井口起順序編號記為n,n≥1,n∈自然數；將依次安裝的發射器每五個為一組進行分組；組內發射器工作頻率滿足fn＝(30+[n/5]取余×d)Mhz；0.1≤d≤1，其中當[n/5]取余＝0時，fn＝30+5d；組與組沿漏泄電纜循環布設；相鄰中繼器彼此之間間距為J∈[300,400],單位為米；2)定位接收終端隨機車位于礦井口，相應的，定位接收終端內置的微處理器將n初始化為1以及求出的f1分別保存在防掉電存儲器；定位接收終端隨機車移動，針對防掉電存儲器當前所保存的n和頻率fn，微處理器通過天線調諧器對空間內第n個定頻無線發射器發射的頻率fn進行調諧接收，并經帶通濾波電路濾波、耦合，獲得頻率fn，檢波電路對頻率fn的正弦信號檢波，得到與fn成正比的磁場強度電壓信號Hn；其中Hn為該定頻無線發射器的發射磁場強度電壓信號，0＜Hn≤k；令磁場強度閾值下限為H0＝k/J，由xn＝k/Hn，滿足1≤xn≤J；xn為機車實時所在位置與所調諧接收的第n個定頻無線發射器之間距離；k:磁場強度系數；k∈(0,1]單位：微斯特；3)將步驟2)獲得的Hn，與限定閾值H0＝k/J比較后，判斷機車是否在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，若在該范圍內，則進一步判斷機車是否位于第n個定頻無線發射器跟前，若不在跟前，利用相鄰第n?1個、第n+1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷是在第n?1個定頻無線發射器跟前，或是在第n+1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n個和第n?1個定頻無線發射器之間；或者是在第n個和第n+1個定頻無線發射器之間；或雖在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，但既不在第n?1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，也不在第n+1定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車為非正常快速移動并進行報警；若機車不在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則進一步判斷機車是否位于第n?2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，若在該范圍內，判斷機車是否在n?2個定頻無線發射器跟前，若不在跟前，利用第n?1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷是在第n?1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n?2個和第n?1個定頻無線發射器之間；或是既不在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，又不在第n?1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，僅位于第n?2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車為非正常快速移動并進行報警；若機車不在第n?2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內時，則判斷是否在第n+2個定頻無線發射器跟前，若不在n+2個定頻無線發射器跟前，利用第n+1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷機車是在第n+1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n+2個和第n+1個定頻無線發射器之間；或是僅在第n+2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車非正?？焖僖苿佣M行報警；或者機車既不在n?2也不在n+2個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則機車定位接收終端因檢測不到發射頻率磁場而造成報警。...

【技術特征摘要】
1.煤礦井下機車定位方法，其特征是，它包括的步驟是：1)在井下漏泄電纜通信系統依次設有的中繼器上依次安裝定頻無線發射器，將其由礦井口起順序編號記為n,n≥1,n∈自然數；將依次安裝的發射器每五個為一組進行分組；組內發射器工作頻率滿足fn＝(30+[n/5]取余×d)Mhz；0.1≤d≤1，其中當[n/5]取余＝0時，fn＝30+5d；組與組沿漏泄電纜循環布設；相鄰中繼器彼此之間間距為J∈[300,400],單位為米；2)定位接收終端隨機車位于礦井口，相應的，定位接收終端內置的微處理器將n初始化為1以及求出的f1分別保存在防掉電存儲器；定位接收終端隨機車移動，針對防掉電存儲器當前所保存的n和頻率fn，微處理器通過天線調諧器對空間內第n個定頻無線發射器發射的頻率fn進行調諧接收，并經帶通濾波電路濾波、耦合，獲得頻率fn，檢波電路對頻率fn的正弦信號檢波，得到與fn成正比的磁場強度電壓信號Hn；其中Hn為該定頻無線發射器的發射磁場強度電壓信號，0＜Hn≤k；令磁場強度閾值下限為H0＝k/J，由xn＝k/Hn，滿足1≤xn≤J；xn為機車實時所在位置與所調諧接收的第n個定頻無線發射器之間距離；k:磁場強度系數；k∈(0,1]單位：微斯特；3)將步驟2)獲得的Hn，與限定閾值H0＝k/J比較后，判斷機車是否在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，若在該范圍內，則進一步判斷機車是否位于第n個定頻無線發射器跟前，若不在跟前，利用相鄰第n-1個、第n+1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷是在第n-1個定頻無線發射器跟前，或是在第n+1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n個和第n-1個定頻無線發射器之間；或者是在第n個和第n+1個定頻無線發射器之間；或雖在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，但既不在第n-1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，也不在第n+1定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車為非正?？焖僖苿硬⑦M行報警；若機車不在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則進一步判斷機車是否位于第n-2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，若在該范圍內，判斷機車是否在n-2個定頻無線
\t發射器跟前，若不在跟前，利用第n-1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷是在第n-1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n-2個和第n-1個定頻無線發射器之間；或是既不在第n個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，又不在第n-1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，僅位于第n-2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車為非正?？焖僖苿硬⑦M行報警；若機車不在第n-2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內時，則判斷是否在第n+2個定頻無線發射器跟前，若不在n+2個定頻無線發射器跟前，利用第n+1個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍統籌判斷，判斷機車是在第n+1個定頻無線發射器跟前，或者是在第n+2個和第n+1個定頻無線發射器之間；或是僅在第n+2定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則判定機車非正?？焖僖苿佣M行報警；或者機車既不在n-2也不在n+2個定頻無線發射器發射功率覆蓋范圍內，則機車定位接收終端因檢測不到發射頻率磁場而造成報警。2.如權利要求1所述的煤礦井下機車定位方法，其特征是，所述步驟3)具體為若Hn≥H0＝k/J成立，則繼續判斷Hn≥k/2是否成立，若Hn≥k/2成立，將n，fn保存在防掉電存儲器中；同時求得機車實時所在位置xn與礦井井口距離L為L＝xn＝J×(n-1)＝[300,400]×(n-1)，若Hn≥k/2不成立，則保存Hn；并且對fn+1重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強度Hn+1，判斷Hn+1≥H0＝k/J是否成立，若Hn+1≥H0＝k/J成立，則繼續判斷Hn+1≥k/2是否成立，若Hn+1≥k/2成立，則保存n+1，fn+1，同時機車實時所在位置xn+1與礦井井口距離L為L＝xn+1＝J×n＝[300,400]×n，若Hn+1≥k/2不成立，則保存n，fn，并且得出機車實時所在位置與礦井井口距離L為：L＝J×(n-1)+(k/Hn-k/Hn+1+J)/2＝J×(n-1)+(xn/2-xn+1/2+J/2)；若Hn+1≥H0＝k/J不成立，則對fn-1重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強度Hn-1，判斷Hn-1≥H0是否成立，若Hn-1≥H0成立，則繼續判斷Hn-1≥k/2是否成立，若Hn-1≥k/2成立，則保存n-1，fn-1，同時機車實時所在位置xn-1與礦井井口距離L為L＝xn-1＝J×(n-2)＝[300,400]×(n-2)，若Hn-1≥k/2不成立，則保存n-1，fn-1到防掉電存儲器中，同時機車實時所在位置與礦井井口距離L為：L＝J×(n-2)+(k/Hn-1-k/Hn+J)/2＝J×(n-2)+(xn-1/2-xn/2+J/2)；若Hn-1≥H0不成立，則保存n，fn到防掉電存儲器中，L＝J×(n-1)+k/Hn＝[300,400]×(n-1)+xn,同時判定機車為非正常快速移動并進行報警；若Hn≥H0＝k/J不成立，則對fn-2重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強度Hn-2；判斷Hn-2≥H0是否成立；若Hn-2≥H0成立，則繼續判斷Hn-2≥k/2是否成立，若Hn-2≥k/2成立，則保存n-2，fn-2，同時機車實時所在位置xn-2處與礦井井口距離L為L＝xn-2＝J×(n-3)＝[300,400]×(n-3)，若Hn-2≥k/2不成立，保存Hn-2，對fn-1重復步驟2)的調諧、放大、濾波、檢波獲得磁場強度Hn-1，判斷Hn-1≥H0是否成立；若Hn-1≥H0成立，則繼續判斷Hn-1≥k/2是否成立，若Hn-1≥k/2成立，則保存n-1，fn-1，同時機車實時所在位置xn-1處與礦井井口距離L為L＝xn-1＝J×(n-2)＝[300,400]×(n-2)若Hn-1≥k/2不成立，則保存n-2，fn-2，L＝J×(n-3)+(k/Hn-2-k/Hn-1+J)/2＝J×(n-3)+(xn-2/2-xn-1/2+J/2)，若Hn-1≥H0不成立，則保存n-2，fn-2，機車實時所在位置與礦井井口距離L為L＝J×(n-3)-k/Hn-2＝[300,400]×(n-3)-xn-2，同時判定機車為非正常快速移動并進行報警；若Hn-2≥H...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李文宏，亓學廣，郭斌，郭思進，
申請(專利權)人：山東科技大學，泰安華訊電氣有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37