[发明专利]矿用智能单兵作业与保障系统、方法及智能巡检方法

权利要求书

1.一种矿用智能单兵作业与保障系统，其特征在于，包括：帽子系统、灯子系统和云控中心子系统；

所述帽子系统包括帽载感知模组、帽载蓝牙模块和帽载电源组件，所述帽子系统集成安装于安全帽上，所述帽载电源组件分别与所述帽载感知模组和所述帽载蓝牙模块相连接，所述帽载感知模组与所述帽载蓝牙模块相连接，所述帽载感知模组包括帽载全景摄像头、红外测温传感器、生命监测传感器和位移传感器；

所述灯子系统包括灯头和灯盒，所述灯头集成安装于矿灯探照灯头上，所述灯头包括灯载低照度摄像头和照明模块，所述灯盒集成安装于矿灯电源灯盒上，所述灯盒包括中控主板、灯载感知模组、灯载电源组件、显示屏、灯载蓝牙模块和数据传输模块，所述灯头与所述灯盒之间通过帽灯线相连接，所述灯载电源组件通过所述帽灯线中的电源线分别与所述灯载低照度摄像头和所述照明模块相连接，所述中控主板通过所述帽灯线中的信号线分别与所述灯载低照度摄像头和所述照明模块相连接；

所述灯载感知模组包括定位模块、惯性测量单元和环境参数监测模块，所述灯载感知模组与所述中控主板相连接，所述中控主板分别与所述显示屏、所述数据传输模块和所述灯载蓝牙模块相连接，所述灯载电源组件还分别与所述灯载感知模组、所述中控主板、所述显示屏、所述数据传输模块和所述灯载蓝牙模块相连接；

所述灯载蓝牙模块与所述帽载蓝牙模块无线连接，所述数据传输模块与所述云控中心子系统无线连接；

所述帽子系统还包括帽载麦克风和帽载扬声器，所述帽载麦克风和所述帽载扬声器分别与所述帽载蓝牙模块相连接，所述帽载麦克风和所述帽载扬声器均与所述帽载电源组件相连接；

所述灯头还包括抗噪麦克风，所述灯盒还包括抗噪扬声器，所述抗噪麦克风通过所述帽灯线的电源线与所述灯载电源组件相连接，还通过所述帽灯线的信号线与所述中控主板相连接，所述抗噪扬声器分别与所述中控主板和所述灯载电源组件相连接；

所述帽载麦克风与所述抗噪麦克风互为闭锁，且所述帽载麦克风的优先级高于所述抗噪麦克风，所述帽载扬声器与所述抗噪扬声器互为闭锁，且所述帽载扬声器的优先级高于所述抗噪扬声器；

所述云控中心子系统根据所述定位模块是否接收到定位接收机的响应信号以判断作业人员当前是否处于定位网络；

若当前不处于定位网络，读取上一时间点t0时定位模块的GIS地理位置P_t0(X_t0、Y_t0、Z_t0)，利用惯性测量单元测量数据计算t0至t1的三维相对位移(X_δ、Y_δ、Z_δ)，则确定在时间点t1时所述定位模块的GIS地理位置为P_t1final＝(X_t0+X_δ、Y_t0+Y_δ、Z_t0+Z_δ)；

若当前处于定位网络且之前连续三次测量均有定位网络，则利用宽带变频技术计算时间点t1时定位模块的GIS坐标P_t1(X_t1、Y_t1、Z_t1)以及上一时间点t0时定位模块的GIS坐标P_t0(X_t0、Y_t0、Z_t0)；

利用惯性测量单元测量数据计算t0至t1的三维相对位移(X_δ、Y_δ、Z_δ)；

计算并判断(X_t1-X_t0)²+(Y_t1-Y_t0)²+(Z_t1-Z_t0)²≥2X_δ²+2Y_δ²+2Z_δ²或(X_t1-X_t0)²+(Y_t1-Y_t0)²+(Z_t1-Z_t0)²＜0.5X_δ²+0.5Y_δ²+0.5Z_δ²是否成立，若成立则确定所述定位模块的GIS地理位置为P_t1final＝(X_t0+X_δ、Y_t0+Y_δ、Z_t0+Z_δ)，若不成立则确定在时间点t1时所述定位模块的GIS地理位置为P_t1final＝P_t1(X_t1、Y_t1、Z_t1)；

若当前处于定位网络但之前连续三次测量中至少有一次不处于定位网络，利用宽带变频技术计算测算当前时间点t1时定位模块的GIS坐标P_t1(X_t1、Y_t1、Z_t1)，则确定在时间点t1时所述定位模块的GIS地理位置为P_t1final＝P_t1(X_t1、Y_t1、Z_t1)。