[发明专利]基于认知的井下无线定位方法

权利要求书

1.一种基于认知的井下无线定位方法，包括网络管理中心(1)和地面调 度中心(2)构成的管理层、路由器(4)和交换机(5)构成的数据交换层、无 线调度通信终端(6)、井下固定节点(7)、井下移动节点(8)、巷道平面(9)、 设备损坏能源耗尽站点(10)、能源耗尽服务迁移站点(11)、信标节点(12)、 迁移信道(13)、主服务信道(14)，其特征在于：所述的定位方法包括如下步 骤：

1)通过INTERNET(3)连接网络管理中心(1)、地面调度中心(2)、路 由器(4)、交换机(5)和无线调度通信终端(6)，在井下巷道平面(9)设置 井下固定节点(7)和井下移动节点(8)，建立井上、井下有线、无线连接网络；

2)在井下固定节点(7)中设置三维坐标即为信标节点(12)；

3)通过认知测量信标节点(12)和井下移动节点(8)之间的距离；测量 信标节点(12)到某个井下移动节点(8)之间的距离的主要方法是：从信标节 点(12)发送一个包含自身位置信息和发送时间t1的井下移动认知，接收认知 的井下移动节点记录认知到达的时间t2，通过计算t2-t1得到认知从信标节点 (12)移动过来的传播时间t；假设移动认知的传播速度是v，那么可以通过计算 v×t得到信标节点(12)到某井下移动节点的距离d；所述的测量信标节点 (12)到某个井下移动节点之间的距离的算法是在移动认知中设置两个计数器， 一个用来记录认知的移动次数，设置其初始值为a；另一个是时钟计数器，设置 其初始值为b，b＞a；让认知在信标节点(12)和某个井下移动节点之间来回移 动；当认知开始移动的时候，时钟计数器便开始倒数计时；当认知到达井下移 动节点的时候，移动次数计数器加1；当时钟计数器中值减为0时，认知到达井 下移动节点后不再移动；假设移动次数计数器中值为n，那么可以计算出移动 认知从信标节点(12)传播到某井下移动节点的时间为t＝(b-a)/n，则可以计算 出它们之间的距离为d＝v(b-a)/n；

4)通过认知计算出到达三个或三个以上信标节点(12)的距离后，利用三 边测量法或极大似然估计法通过认知计算未知节点的坐标；

5)通过移动认知对求得的节点的坐标进行求精，提高定位精度。

2.根据权利要求1所述的基于认知的井下无线定位方法，其特征在于：距 离信息通过移动认知计算出节点的坐标：在一个二维坐标系统中，已知未知节 点到三个信标节点(12)的距离就可以唯一确定这个节点的坐标；因此，反复通 过移动认知进行测距，测量出一个未知节点到三个信标节点的距离，就可以通过 传递认知过程用三边测量法来计算其自身坐标。

3.根据权利要求1或2所述的基于认知的井下无线定位方法，其特征在于： 测量计算方法是通过多个信标节点(12)的认知进行多次测距计算，对得到的坐 标求数学期望，从而得到较为精确的节点坐标；将该未知节点标识为新的信标节 点(12)，参与其他未知节点的定位计算。

4.根据权利要求1所述的基于认知的井下无线定位方法，其特征在于：所 述的定位方法是利用固定节点(7)的三维坐标，以认知中定位的距离为基础， 定位未知节点在空间中的三维坐标；可以利用认知的多次迁移，多个节点间合 作，求出唯一的三维坐标；设三个固定节点的三维坐标为(a1，b1，c1)、(a2，b2，c2)、 (a3，b3，c3)，一个移动节点的和三个固定节点间的距离为x、y、z；通过认知过程 可以得到移动节点和固定节点间的距离A、B、C，得到移动节点的坐标。

5.根据权利要求4所述的基于认知的井下无线定位方法，其特征在于：所 述的定位方法说明当设备损坏能源耗尽站点(10)的能量耗尽，或设备有损时， 通过迁移认知，将该站点坐标信息迁移到邻近节点进行运算。

6.根据权利要求1所述的基于认知的井下无线定位方法，其特征在于：定 位信息的迁移可以进行多次的迁移，能够容忍多节点的损坏，即在最坏情况下 仍可以通过迁移信道(13)或主服务信道(14)向主服务器节点无线调度通信 终端(6)迁移。