[发明专利]基于定向天线的井下定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及井下定位技术领域，尤其涉及一种基于定向天线的井下定位方法。

背景技术

随着国民经济和城市建设的发展，城市地面活动空间显得日趋狭小，城市基础设施建设逐步向地下空间发展，例如：城市供水和供电系统铺设在地下，地下铁路及地下公交车的日益普及等等。地下空间的深入利用随即带来一系列问题，井下隧道工作人员的通信及定位是其中的关键。隧道建设在地下5～20m的范围内，且根据施工方法、管线资源的不同，同一隧道的深度、截面均有所不同。因此在一般条件下，电信运营商的无线信号无法穿透土层进入隧道，而且由于截面不均，走向复杂，一般的对讲机等设备使用也受到诸多限制。因此，隧道的运行维护人员在井下隧道中常常处于与外界隔绝的状态，无法及时获取外部信息，也无法及时回传自己在隧道内的工作发现。而且，一旦发生紧急情况，也无法及时通知外界，告知自身位置获取救援。因此，开发有效的井下人员定位系统，意义重大。

目前存在的井下人员定位方法主要有两种，一是在隧道内铺设漏泄电缆，并在电缆上集成定位器，隧道工作人员携带相应的射频卡，通过射频卡与定位器通信的方式进行定位。二是在隧道内架设多个无线基站，并在系统中录入隧道内各个位置的位置指纹信息，隧道工作人员携带的移动终端接收无线基站发出的信号，通过比较接收到的信号和系统中的位置指纹信息，从而获得移动终端的位置。

在隧道内铺设漏泄电缆的方式具有如下缺点：泄漏电缆的传输损耗大，仅适用于覆盖要求高而均匀的场景；由于整个是一个串联系统，在隧道比较长的情况下，放大器需要串联使用，系统噪声比较高，降低了信号的可靠性；如果泄露电缆长度较长，其信号衰减明显，使用成本大幅上升。通过位置指纹技术进行定位的方式具有如下缺点：无线基站架设完毕后，需要在场景内记录各个空间的位置指纹（信号强度等），耗费大量人力；由于空间中可能出现其它信号，同一空间的信号指纹容易受到干扰，影响定位精度；无线基站出现故障时，附近空间的信号指纹会发生变化，无法进行定位。

发明内容

基于此，本发明提供了一种基于定向天线的井下定位方法。

一种基于定向天线的井下定位方法，包括以下步骤：

各个无线基站通过一对定向天线在井下隧道内广播消息；

如果井下隧道内的移动终端侦听到一条消息，则将移动终端已侦听到的各条消息发送至广播该条消息的无线基站；

根据移动终端已侦听到的各条消息，识别出与移动终端距离最小的两个无线基站；

识别出的两个无线基站发出包含自身位置信息的信号；

移动终端侦听到包含位置信息的信号，计算与两个无线基站的距离，并对移动终端的位置进行定位。

与一般技术相比，本发明基于定向天线的井下定位方法中，无线基站配备了定向天线，结合井下隧道狭长的特点，提高了信号的辐射利用率，具有低成本的优势。在相同发射功率的情况下，相比于采用全向天线，采用定向天线的无线基站信号增益更大，传输距离远，因此所需设立的无线基站数量减少。并且，本发明可将移动终端的位置缩小到两个相邻无线基站之间的区域，使得位置判别更加精确。在进行井下人员精确定位时，更经济、更简单和更可靠，可适用于井下定位、隧道定位和室内定位等领域。

附图说明

图1为本发明基于定向天线的井下定位方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明的技术方案，进行清楚和完整的描述。

请参阅图1，为本发明基于定向天线的井下定位方法的流程示意图。

一种基于定向天线的井下定位方法，包括以下步骤：

S101各个无线基站通过一对定向天线在井下隧道内广播消息；

S102如果井下隧道内的移动终端侦听到一条消息，则将移动终端已侦听到的各条消息发送至广播该条消息的无线基站；

S103根据移动终端已侦听到的各条消息，识别出与移动终端距离最小的两个无线基站；

S104识别出的两个无线基站发出包含自身位置信息的信号；

S105移动终端侦听到包含位置信息的信号，计算与两个无线基站的距离，并对移动终端的位置进行定位。

在井下隧道内广播消息之前，在井下隧道内安装若干个无线基站；其中，相邻无线基站之间具有方向相对的定向天线。优选的，相邻无线基站之间距离相等。