[发明专利]井下无源动目标定位方法

说明书

本发明公开一种井下无源动目标定位方法，包括以下步骤：确定多频连续波的多个信号频率，并通过多个收发装置的发射天线按时间顺序周期循环地发射多频连续波作为测距信号，其中，同一时刻多个收发装置的发射天线所发射的信号频率各不相同，收发装置的个数大于等于4；井下无源动目标上的无源标签接收测距信号，并采用与其他无源标签不同的调制码对反馈信号进行调制后发送；经过多径信道，多个收发装置的接收天线分别接收第一个回波，并利用码的自相关特性对反馈信号进行解调，然后利用相干相位检测技术，计算载波相位；通过多频连续波测距模块得到每个收发装置与井下无源动目标之间的测距距离；通过几何定位模块确定井下无源动目标的三维位置坐标。

技术领域

本发明涉及井下定位技术领域，特别涉及一种井下无源动目标定位方法。

背景技术

井下动目标的精确定位对于无人智能生产、人员安全、灾后施救等具有非常重要的意义。目前井下主要使用的是基于RFID技术的定位系统，ZigBee、WiFi、UWB技术也常得以应用。ZigBee定位技术传输速度慢、有效范围小。WiFi定位精度差，为了提高精度需要部署更多硬件设施，成本高。UWB定位技术可以实现高精度定位，但是需要配备至少两套发射装置，成本较高。有源RFID定位技术已经广泛的应用于井下定位系统，但是识别距离短、盲点距离长，定位精度一般在10米级。

以上采用的都是有源定位技术，随着智能化、无人化矿山开采技术的发展，无源定位技术亟待在此领域大力推进。目前所使用的定位算法中，基于接收的信号强度(ReceivedSignal Strength Indication，RSSI)的定位算法通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，可以在大范围内工作，但精度和可靠性较差。基于TOA/TOF的定位算法利用信号在两个收发机/反射面之间往返的飞行时间测距，存在时钟同步问题以及难以测量小的往返时间。基于AOA/DOA的定位算法通过测量信号的波达方向或波达角来估测目标位置，需要阵列天线，受角分辨率和多径限制。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种井下无源动目标定位方法，能够提高井下无源动目标的定位精度。

为达到上述目的，本发明提出了一种井下无源动目标定位方法，包括以下步骤：确定多频连续波的多个信号频率，并通过多个收发装置的发射天线按时间顺序周期循环地发射所述多频连续波作为测距信号，其中，同一时刻所述多个收发装置的发射天线所发射的信号频率各不相同，收发装置的个数大于等于4；井下无源动目标上的无源标签接收所述测距信号，并采用与其他无源标签不同的调制码对反馈信号进行调制后发送；经过多径信道，所述多个收发装置的接收天线分别接收第一个回波，并利用码的自相关特性对所述无源标签发送的反馈信号进行解调，然后利用相干相位检测技术，计算载波相位；通过多频连续波测距模块得到每个所述收发装置与所述井下无源动目标之间的测距距离；通过几何定位模块利用所述多个收发装置的位置坐标和与所述井下无源动目标之间的测距距离，确定所述井下无源动目标的三维位置坐标。

根据本发明实施例的井下无源动目标定位方法，先确定多频连续波的多个信号频率，并通过多个收发装置的发射天线按时间顺序周期循环地发射多频连续波作为测距信号，井下无源动目标上的无源标签接收测距信号，并采用与其他无源标签不同的调制码对反馈信号进行调制后发送，经过多径信道，多个收发装置的接收天线分别接收第一个回波，并利用码的自相关特性对无源标签发送的反馈信号进行解调，然后利用相干相位检测技术，计算载波相位，最后通过多频连续波测距模块得到每个收发装置与井下无源动目标之间的测距距离，通过几何定位模块利用多个收发装置的位置坐标和与井下无源动目标之间的测距距离，确定井下无源动目标的三维位置坐标，由此，能够有效地进行防碰撞，克服多径干扰，并解决周期模糊问题，从而能够大大提高测距精度，提高井下无源动目标的定位精度。

另外，根据本发明上述实施例提出的井下无源动目标定位方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，通过遗传算法或禁忌搜索算法确定最优的多频连续波的多个信号频率组合。