[发明专利]基于模式匹配的井下超宽带电磁波超声联合定位系统与方法

权利要求书

1.一种基于模式匹配的井下超宽带电磁波超声联合定位系统，其特征在于，包括地面监控中心，井下中心站，网关节点，光纤，总线，锚节点，训练节点，移动节点，上层终端；

所述地面监控中心是一台计算机或者服务器，或者是多台计算机或者服务器组成的计算机网络；地面监控中心存储定位模式数据库，并从井下中心站接收从井下发来的定位数据包，处理定位数据包；

所述上层终端是处在远地的监控中心，通过Internet网络与地面监控中心连接，获取实时监测数据；

所述井下中心站是交换机，置于井下，汇聚网关节点通过总线发过来的定位模式数据包，通过光纤传输定位数据包到地面监控中心；

所述网关节点布设在支巷道一端，接收锚节点转发的移动节点发射的定位数据包，通过总线传送到井下中心站；

所述移动节点置于井下工作人员的安全帽上，使用矿灯电瓶作为移动节点的备用电源；每个移动节点分配一个独有的数字编号，与佩戴它的井下人员的身份对应，对应关系存储于地面监控中心；移动节点向一侧巷道壁发射超声波信号并接收反射回波测量其与巷道壁的距离，同时向附近的锚节点发射超宽带电磁波定位请求信号，并接收锚节点响应发射的超宽带电磁波定位信号，处理形成定位数据包，通过锚节点向上转发定位数据包，最终至地面监控中心；

所述锚节点悬挂于巷道顶板，到两侧巷道壁距离相等；每个锚节点分配一个唯一的数字编号，与其位置坐标对应，对应关系存储于地面监控中心；锚节点响应移动节点发射的超宽带你电磁波定位请求信号，向移动节点发射超宽带电磁波定位信号，并转发移动节点发送的定位模式数据包；

所述训练节点已知自身位置坐标，锚节点配合，生成定位模式数据存储在地面监控中心，形成定位模式数据库。

所述总线是CAN总线，或局域网总线，或RS-485总线，连接网关节点与井下中心站，实现网关节点与井下中心站之间的数据往来；

所述光纤连接井下中心站与地面监控中心，实现地面监控中心与井下中心站的数据往来；

所述定位系统中的井下设备，包括井下中心站、网关节点、总线、锚节点、移动节点、训练节点，全是本质安全型设备。

2.根据权利要求1所述基于模式匹配的超宽带电磁波超声联合定位系统，其特征在于，所述训练节点包括：处理器存储器单元、电磁波收发单元、显示器、键盘、电源；

所述网关节点包括：处理器存储器单元、电磁波收发单元、传感器、电源、总线模块； 

所述锚节点包括：处理器存储器单元、电磁波收发单元、传感器、电源；

所述移动节点包括：处理器存储器单元、无线收发单元、超声波收发单元、传感器、电源，无线收发单元包括电磁波收发单元、超声波收发单元。

3.根据权利要求2所述基于模式匹配的超宽带电磁波超声联合定位系统，其特征在于，网关节点、锚节点、移动节点中的传感器、电磁波收发单元，移动节点中的超声波收发单元，训练节点的电磁波收发单元、键盘、显示器和网关节点中的总线模块分别与各节点中的处理器存储器单元相连；各节点的电磁波收发单元接收和发送无线电磁波信号，移动节点中的超声波收发单元接收和发送超声波信号；网关节点、锚节点和移动节点中的传感器检测周围环境的温度、湿度、甲烷浓度信息，检测结果用与定位数据相同的传输方式，传送到地面监控中心；网关节点中的总线模块连接总线；训练节点的键盘用于手动输入坐标数据和编号数据，显示器显示输入的数据；各节点中的处理器存储器单元存储、处理接收和输入的数据，控制其它单元的运行；各节点中的电源提供电能。