CN117826072B - 一种井下定位***和井下定位方法 - Google Patents

一种井下定位***和井下定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于地下井巷工程技术领域，具体涉及一种井下定位***和井下定位方法，包括该发明通过无源传感器与信号收发器的交互能够实时显示出井下目标位置，不需要额外的处理算法，与其他定位方案的空间交会定位相比，此方法更加简单，在井下断电断网的情况下，仍然可以进行定位，特别是在矿难发生时，井下其他设备、网络损坏时。更加安全，无需额外供电，同时还能够在井下目标驻留时标定出驻留区域，为搜救人员提供一个精确的搜救区域，保证井下目标能够得到及时的救助，避免井下目标在巷道内停留时间过长，而导致救援失败或者救援不及时的现象发生。

Description

一种井下定位***和井下定位方法
技术领域
本发明属于井巷工程技术领域，具体涉及一种井下定位***和井下定位方法。
背景技术
随着金属、煤炭等矿产资源的不断开发，井巷工程的规模和技术要求越来越高，为了确保井下作业的安全、高效和经济性，对井下设备和人员的定位与追踪成为了关键技术之一，传统的井下定位方法主要依赖于地面基站信号，但由于地下环境复杂，信号传播受到很大影响，导致定位精度较低，无法满足现代井下巡视作业的需求，近年来，井下无线通信技术的发展为井下定位提供了新的可能，通过在井下部署无线传感器网络，可以实现对井下人员在巷道内巡视的实时监测和定位。
现有技术中，井下定位***虽然能够实现无线交互，但是在井下出现断电或者断网的现象时，便无法显示出井下巡视人员的位置信息，同时，井下人员长时间驻留在同一位置时，极可能是因为在井下遭遇意外情况，现有定位方式多起不到主动报警的作用，从而使得井下人员无法得到及时性的救助，另外，在发生矿难时，井外人员需要根据井下目标的信号消失节点来推测井下目标的位置，这无疑会拖慢后续的救援进程，基于此，本方案提供了一种能够实时显示井下目标位置，且在井下目标驻留时标定驻留区域的定位方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下定位***和井下定位方法，能够实时显示出井下目标位置，且在井下目标驻留时标定驻留区域，为搜救人员提供一个精确的搜救区域，保证井下目标能够得到及时的救助。
本发明采取的技术方案具体如下：
一种井下定位方法，包括：
获取井下目标的位置信息，其中，所述位置信息由无源传感器与信号收发器交互后发出；
构建监控时段，并在所述监控时段内设置多个监控节点，且将各个所述监控节点下的位置信息标定为待评估参数，再将其汇总为待评估数据集；
将所述待评估参数输入至评估模型中，得到所述井下目标的移动轨迹；
获取相邻所述待评估参数之间的距离，并将其标定为待校验参数；
获取校验阈值，并将其与待校验参数进行比较；
若所述待校验参数大于校验阈值，则表明所述井下目标在巷道内正常行进；
若所述待校验参数小于或等于校验阈值，则以所述待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段；
获取所述评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断所述井下目标是否在巷道内驻留；
若是，则同步发出报警信号，且统计所述评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，并将其标定为待评价坐标；
若否，则表明所述井下目标在巷道内正常行进；
将所述待评价坐标输入至评价模型中，得到所述井下目标的驻留区域。
在一种优选方案中，所述无源传感器设置有多个，且多个所述无源传感器平行且等距分布在井下巷道壁两侧上，且每个所述无源传感器均对应一个唯一标识；
其中，相邻所述无源传感器之间的分布距离为3～6m。
在一种优选方案中，所述无源传感器与信号收发器交互时的步骤，包括：
获取所述井下目标的扫描区域，所述扫描区域内的无源传感器发出响应指令，其中，所述响应指令为无源传感器标识；
获取所述井下目标的位置映射表，其中，所述位置映射表包括一一对应的无源传感器标识和井下目标的位置信息；
根据无源传感器标识进行遍历查表，得到所述井下目标的位置信息。
在一种优选方案中，所述将所述待评估参数输入至评估模型中，得到所述井下目标的移动轨迹的步骤，包括：
获取待评估参数，以及所述待评估参数下对应的无源传感器，并将所述无源传感器的坐标标定为待评估坐标；
从所述评估模型中调用评估函数；
将所有所述待评估坐标输入至评估函数中，且将其输出结果标定为井下目标的实时坐标；
将相邻位次输出井下目标的实时坐标依次连接，并输出为井下目标的移动轨迹。
在一种优选方案中，所述以所述待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段的步骤，包括：
获取所述待校验参数对应的待评估参数，并将所述待评估参数对应的监控节点标定为前监控节点和后监控节点；
获取所述后监控节点之前井下目标的实时坐标，并将其输入至预测模型中，得到所述井下目标的预测行进速度；
获取额定距离，并将所述额定距离以及预测行进速度输入至标准函数中，并将其输出结果标定为评估时段。
在一种优选方案中，所述获取所述后监控节点之前井下目标的实时坐标，并将其输入至预测模型中，得到所述井下目标的预测行进速度的步骤，包括：
获取所述后监控节点之前井下目标的行进时长以及实时坐标；
从所述预测模型调用预测函数；
将所述后监控节点之前井下目标的行进时长以及实时坐标输入至预测函数中，且将其输出结果标定为预测行进速度。
在一种优选方案中，所述获取所述评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断所述井下目标是否在巷道内驻留的步骤，包括：
获取所述评估时段内起始节点下的待评估参数，并将其标定为基准参数，再将所述评估时段内的其它待评估参数标定为待比对参数；
将所述待比对参数按照采集时间的顺序进行排列，并逐一与所述基准参数进行做差处理，得到多个待校验行进距离；
从所述校验模型中调用校验阈值，并将其与所述待校验行进距离进行比较；
若所述评估时段执行结束，且所述待校验行进距离小于校验阈值，则表明所述井下目标在巷道内驻留，并将所述评估时段对应的时长标定为驻留时长；
若所述评估时段内，所述待校验行进距离大于或等于校验阈值，则表明所述井下目标未在巷道内驻留。
在一种优选方案中，所述将所述待评价坐标输入至评价模型中，得到所述井下目标的驻留区域的步骤，包括：
获取各个所述待评价坐标下无源传感器的响应时长，并将其标定为待评价时长；
从所述评价模型中调用评价阈值，并与所述待评价时长进行比较；
若所述待评价时长大于评价阈值，则将其对应的无源传感器坐标标定为边缘坐标；
若所述待评价时长小于或等于评价阈值，则将其对应的无源传感器坐标筛除；
将所有所述边缘坐标依次连接，且将其构成的封闭区域标定为驻留区域。
本发明还提供了，一种井下定位***，使用上述的井下定位方法，包括：
第一获取模块，所述第一获取模块用于获取井下目标的位置信息，其中，所述位置信息由无源传感器与信号收发器交互后发出；
监控模块，所述监控模块用于构建监控时段，并在所述监控时段内设置多个监控节点，且将各个所述监控节点下的位置信息标定为待评估参数，再将其汇总为待评估数据集；
评估模块，所述评估模块用于将所述待评估参数输入至评估模型中，得到所述井下目标的移动轨迹；
第二获取模块，所述第二获取模块用于获取相邻所述待评估参数之间的距离，并将其标定为待校验参数；
一级校验模块，所述一级校验模块用于获取校验阈值，并将其与待校验参数进行比较；
若所述待校验参数大于校验阈值，则表明所述井下目标在巷道内正常行进；
若所述待校验参数小于或等于校验阈值，则以所述待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段；
二级校验模块，所述二级校验模块用于获取所述评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断所述井下目标是否在巷道内驻留；
若是，则同步发出报警信号，且统计所述评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，并将其标定为待评价坐标；
若否，则表明所述井下目标在巷道内正常行进；
评价模块，所述评价模块用于将所述待评价坐标输入至评价模型中，得到所述井下目标的驻留区域。
以及，一种井下定位终端，包括：
至少一个处理器；
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的井下定位方法。
本发明取得的技术效果为：
本发明通过无源传感器与信号收发器的交互能够实时显示出井下目标位置，并且在井下目标长时间驻留之后，还会同步发出报警信号，避免井下人员失联，同时还能够在井下目标驻留时标定出驻留区域，为搜救人员提供一个精确的搜救区域，保证井下目标能够得到及时的救助，避免井下目标在巷道内停留时间过长，而导致救援失败或者救援不及时的现象发生。
附图说明
图1是本发明所提供的方法流程图；
图2是本发明所提供的井下目标定位图；
图3是本发明所提供的***模块图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个较佳的实施方式中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
请参阅图1所示，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种井下定位方法，包括：
S1、获取井下目标的位置信息，其中，位置信息由无源传感器与信号收发器交互后发出；
S2、构建监控时段，并在监控时段内设置多个监控节点，且将各个监控节点下的位置信息标定为待评估参数，再将其汇总为待评估数据集；
S3、将待评估参数输入至评估模型中，得到井下目标的移动轨迹；
S4、获取相邻待评估参数之间的距离，并将其标定为待校验参数；
S5、获取校验阈值，并将其与待校验参数进行比较；
若待校验参数大于校验阈值，则表明井下目标在巷道内正常行进；
若待校验参数小于或等于校验阈值，则以待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段；
S6、获取评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断井下目标是否在巷道内驻留；
若是，则同步发出报警信号，且统计评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，并将其标定为待评价坐标；
若否，则表明井下目标在巷道内正常行进；
S7、将待评价坐标输入至评价模型中，得到井下目标的驻留区域。
如上述步骤S1-S7所述，随着金属、煤炭等矿产资源的不断开发，井巷工程的规模和技术要求越来越高，为了确保井下作业的安全、高效和经济性，对井下设备和人员的定位与追踪成为了关键技术之一，传统的井下定位方法主要依赖于地面基站信号，但由于地下环境复杂，信号传播受到很大影响，导致定位精度较低，无法满足现代井下作业的需求，近年来，井下无线通信技术的发展为井下定位提供了新的可能，本实施例中，首先需要明确井下目标的位置信息，其中，该位置信息由无源传感器与信号收发器交互后发出，且信号收发器由井下目标所携带，在井下目标进入巷道内之后，以其进入为起始节点构建监控时段，监控时段的长度可根据历史巡查作业经验进行设定，而后在监控时段内设置多个监控节点，并实时采集各个监控节点下的位置信息，本实施方式将其标定为待评估参数，通过将待评估参数输入至评估模型中，可以输出井下目标的移动轨迹，之后测算相邻待评估参数之间的距离，本实施方式将其标定为待校验参数，再将待校验参数与校验阈值进行比较，且在待校验参数超出校验阈值，则表明井下目标正常行进，反之，考虑到井下目标在同一位置驻留过久之后极可能发生意外，故而在待校验参数小于或等于校验阈值时，会以待校验参数对应的监控节点为评估起点来构建评估时段，之后将评估时段内的待评估参数输入至校验模型中，以此来判断井下目标是否在巷道内驻留，且在其被判定为驻留时，则会同步发出报警信号，此外，为避免报警信号的误发出，在信号收发器上设置有主动按键，井下目标按下此键后，信号收发器会以井下目标的当前位置开始，重新测算相邻待评估参数之间的距离，并统计评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，本实施方式将无源传感器坐标标定为待评价坐标，之后将其输入至评价模型中，便可输出井下目标的驻留区域，为搜救人员提供一个准确的搜救区域，从而井下目标能够得到及时性的救助，避免井下目标在巷道内停留时间过长，而导致救援失败或者救援不及时的现象发生。
在一个较佳的实施方式中，无源传感器设置有多个，且多个无源传感器平行且等距分布在井下巷道壁两侧上，且每个无源传感器均对应一个唯一标识；
其中，相邻无源传感器之间的分布距离为3～6m。
在该实施方式中，无源传感器在井下断电断网的情况下，特别是在矿难发生时，仍然可以进行定位，相较于井下其他设备而言，其更加安全，对各个无源传感器添加标识的目的是为了辅助定位井下目标的坐标，从而在断电断网的情况下，仍然能够与井下目标携带的信号收发器进行交互，辅助搜救人员定位井下目标的位置。
在一个较佳的实施方式中，无源传感器与信号收发器交互时的步骤，包括：
S101、获取井下目标的扫描区域，扫描区域内的无源传感器发出响应指令，其中，响应指令为无源传感器标识；
S102、获取井下目标的位置映射表，其中，位置映射表包括一一对应的无源传感器标识和井下目标的位置信息；
S103、根据无源传感器标识进行遍历查表，得到井下目标的位置信息。
如上述步骤S101-S103所述，在无源传感器与信号收发器交互时，井下目标携带的信号收发器会根据其扫描区域对无源传感器发送交互指令，无源传感器接收之后会向信号收发器发送响应指令，以此完成一次交互，而后基于预设的位置映射表，根据无原传感器标识进行遍历查表，便可输出井下目标的位置信息，从而井外人员能够实时监测到井下目标的实时位置。
在一个较佳的实施方式中，将待评估参数输入至评估模型中，得到井下目标的移动轨迹的步骤，包括：
S301、获取待评估参数，以及待评估参数下对应的无源传感器，并将无源传感器的坐标标定为待评估坐标；
S302、从评估模型中调用评估函数；
S303、将所有待评估坐标输入至评估函数中，且将其输出结果标定为井下目标的实时坐标；
S304、将相邻位次输出井下目标的实时坐标依次连接，并输出为井下目标的移动轨迹。
如上述步骤S301-S304所述，在待评估参数确定之后，采集其对应的无源传感器坐标，本实施方式将其标定为待评估坐标，而后将待评估坐标输入至评估函数中，其中，评估函数的表达式为：，式中，/>表示井下目标的实时坐标，/>表示待评估坐标依次连接构成的封闭式区域面积，可根据鞋带定理进行测算，/>表示无源传感器横坐标，/>表示无源传感器纵坐标，/>表示响应的无源传感器的数量，本实施方式将井下目标的实时坐标依据输出位次进行逐一连接，便可输出井下目标的移动轨迹。
在一个较佳的实施方式中，以待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段的步骤，包括：
S501、获取待校验参数对应的待评估参数，并将待评估参数对应的监控节点标定为前监控节点和后监控节点；
S502、获取后监控节点之前井下目标的实时坐标，并将其输入至预测模型中，得到井下目标的预测行进速度；
S504、获取额定距离，并将额定距离以及预测行进速度输入至标准函数中，并将其输出结果标定为评估时段。
如上述步骤S501-S503所述，在待校验参数小于或等于校验阈值时，将与其对应的待评估参数采集节点分别标定为前监控节点和后监控节点，再将前监控节点之前井下目标的实时坐标输入至预测模型中，可以输出井下目标的预测行进速度，而后将后监控节点下井下目标的实时坐标标定为基准坐标，并通过标准函数的执行来进行评估时段的测算，其中，标准函数的表达式为：，式中，/>表示评估时段，/>表示额定距离，即评估时段内井下目标的最短行进距离，/>表示预测行进速度，基于此，便可以直接确定评估时段，而后在评估时段内设置多个采样节点（采样节点的设置间隔小于监控节点的设置间隔，具体以实际需求进行设定），并实时获取各个采样节点下的待评估参数，并输入至校验模型中即可。
在一个较佳的实施方式中，获取后监控节点之前井下目标的实时坐标，并将其输入至预测模型中，得到井下目标的预测行进速度的步骤，包括：
Stp1、获取后监控节点之前井下目标的行进时长以及实时坐标；
Stp2、从预测模型调用预测函数；
Stp3、将后监控节点之前井下目标的行进时长以及实时坐标输入至预测函数中，且将其输出结果标定为预测行进速度。
如上述步骤Stp1-Stp3所述，在预测模型执行时，首先获取后监控节点之前井下目标的行进时长以及实时坐标，而后再将其输入至预测函数中即可测算出井下目标的预测行进速度，其中，预测函数的表达式为：，式中，/>表示井下目标的行进时长，/>表示实时坐标的数量，/>和/>表示相邻的实时坐标，基于此，便可直接输出井下目标的预测行进速度，为后续构建评估时段提供相应的数据支持；
其中，井下目标在巷道内出现驻留趋势时，其行进速度可能有所下降，通过预测函数测算的预测行进速度会大于其实际行进速度，而以其实际行进速度构建评估时段会导致评估时段过长，进而也就会影响后续的校验模型和评价模型执行的及时性，无法满足快速判断井下目标是否在巷道内驻留的需求，故而，本实施方式依据预测行进速度来构建评估时段，保证输出数据有效性的同时，还能够缩减评估时段的长度，使得井下目标出现驻留时能够被及时发现。
在一个较佳的实施方式中，获取评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断井下目标是否在巷道内驻留的步骤，包括：
S601、获取评估时段内起始节点下的待评估参数，并将其标定为基准参数，再将评估时段内的其它待评估参数标定为待比对参数；
S602、将待比对参数按照采集时间的顺序进行排列，并逐一与基准参数进行做差处理，得到多个待校验行进距离；
S603、从校验模型中调用校验阈值，并将其与待校验行进距离进行比较；
若评估时段执行结束，且待校验行进距离小于校验阈值，则表明井下目标在巷道内驻留，并将评估时段对应的时长标定为驻留时长；
若评估时段内，待校验行进距离大于或等于校验阈值，则表明井下目标未在巷道内驻留。
如上述步骤S601-S603所述，判断井下目标是否在巷道内驻留时，以待评估参数对应的无源传感器坐标为基准参数，其它无源传感器坐标为待比对参数，并将待比对参数依据发生时间的顺序进行排列，之后再根据此排序结果，对基准参数和待比对参数进行做差处理，本实施方式将此做差结果标定为待校验行进距离，之后从校验模型中调用校验阈值，并与待校验行进距离进行实时比较，且在评估时段结束，待校验行进距离仍小于校验阈值时，表明井下目标在巷道内驻留，并同步发出报警信号，之后统计评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，并将其标定为待评价坐标，为后续评价模型的执行提供相应的数据支持，反之，在评估时段内或者评估时段结束时，存在待校验行进距离大于或等于校验阈值，就表明井下目标未在巷道内驻留。
在一个较佳的实施方式中，将待评价坐标输入至评价模型中，得到井下目标的驻留区域的步骤，包括：
S701、获取各个待评价坐标下无源传感器的响应时长，并将其标定为待评价时长；
S702、从评价模型中调用评价阈值，并与待评价时长进行比较；
若待评价时长大于评价阈值，则将其对应的无源传感器坐标标定为边缘坐标；
若待评价时长小于或等于评价阈值，则将其对应的无源传感器坐标筛除；
S703、将所有边缘坐标依次连接，且将其构成的封闭区域标定为驻留区域。
如上述步骤S701-S703所述，在待评价坐标输出之后，采集各待评价坐标下无源传感器的响应时长，本实施方式将其标定为待评价时长，无源传感器的响应时长越久，则表明井下目标距该无源传感器越远，在待评价时长确定之后，从评价模型中调用评价阈值，并与待评价时长进行比对，且仅保留大于评价阈值的评价时长，而后将与这些评价时长相对应的无源传感器坐标确定为边缘坐标，以任一边缘坐标为起始点，与其它边缘坐标依次连接，并将其构成的封闭区域标定为井下目标的驻留区域，从而使得井外人员能够精确的定位到井下人员的驻留区域，后续若需要执行搜救作业，能够快速的对井下人员实施救助。
实施例2
如图2所示，为本发明第二个实施例，该实施基于上一个实施例。
无源传感器设置为低功耗无源传感器C，信号收发器包括信号接收装置A和信号发送装置B，且具备wifi联网功能，并均由井下目标随身携带。
其中，低功耗无源传感器C安装于巷道内壁的两侧，并添加对应的电子标签编号（如图2中的1～18，A1～A18），电子标签编号可以采取多种方式，即使其中几个损坏，通过其他编号代码形成的数据网也可以实现定位目的，电子标签编号贴在矿井巷道内侧壁上，保证起始点精度准确(毫米级)，中间的编号精度要求不高，实现基础定位目的即可，不仅能够实现定位目的，还能够有效的降低定位成本，且低功耗无源传感器C以固定间隔安装，比如4米。
进一步的，井下人员携带信号接收装置A在巷道内工作时，信号接收装置A激活其附近的低功耗无源传感器C，并接收到低功耗无源传感器C发来的编号信息，通过低功耗无源传感器C发来的编号信息，简历编号与位置的映射关系，根据映射关系进行查表，得到低功耗无源传感器C的坐标，进而得到信号接收装置A的大致位置。
实施例3
如图3所示，为本发明前两个实施例，该实施例提供了一种井下定位***，使用实施例一所述的井下定位方法，包括：
第一获取模块，第一获取模块用于获取井下目标的位置信息，其中，位置信息由无源传感器与信号收发器交互后发出；
监控模块，监控模块用于构建监控时段，并在监控时段内设置多个监控节点，且将各个监控节点下的位置信息标定为待评估参数，再将其汇总为待评估数据集；
评估模块，评估模块用于将待评估参数输入至评估模型中，得到井下目标的移动轨迹；
第二获取模块，第二获取模块用于获取相邻待评估参数之间的距离，并将其标定为待校验参数；
一级校验模块，一级校验模块用于获取校验阈值，并将其与待校验参数进行比较；
若待校验参数大于校验阈值，则表明井下目标在巷道内正常行进；
若待校验参数小于或等于校验阈值，则以待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段；
二级校验模块，二级校验模块用于获取评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断井下目标是否在巷道内驻留；
若是，则同步发出报警信号，且统计评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，并将其标定为待评价坐标；
若否，则表明井下目标在巷道内正常行进；
评价模块，评价模块用于将待评价坐标输入至评价模型中，得到井下目标的驻留区域。
如上述，在该定位***执行时，首先通过第一获取模块获取井下目标的位置信息，再通过监控模块来构建监控时段，以此来对井下目标的位置信息进行采集，本实施方式将其标定为待评估参数，再通过评估模块对待评估参数进行处理，可以生成井下目标的移动轨迹，之后利用第二获取模块采集相邻待评估参数之间的距离，本实施方式将该距离标定为待校验参数，而后通过一级校验模块对待校验参数和校验阈值进行比对，且在待校验参数小于或等于校验阈值时，构建评估时段，后续基于评估时段内的待评估参数执行二级校验模块，以此来判断井下目标是否在巷道内驻留，在判定井下目标驻留时，会同步发出报警信号，并且还会统计评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，再将其标定为待评价坐标，最后执行评价模块，以及待评价坐标划定井下目标的驻留区域即可，后续若井下目标失联或者发生矿难，搜救人员能够根据该驻留区域对井下目标进行及时性的救助。
实施例4
该实施例基于前三个实施例，提供了一种井下定位终端，包括：
至少一个处理器；
以及与至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述的井下定位方法。
其中，该定位终端设置为穿戴式设备，该穿戴式设备包括但不限于腕戴式穿戴以及臂戴式穿戴会其他穿戴方式的便携式设备。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。

Claims (10)

1.一种井下定位方法，其特征在于：包括：
获取井下目标的位置信息，其中，所述位置信息由无源传感器与信号收发器交互后发出；
构建监控时段，并在所述监控时段内设置多个监控节点，且将各个所述监控节点下的位置信息标定为待评估参数，再将其汇总为待评估数据集；
将所述待评估参数输入至评估模型中，得到所述井下目标的移动轨迹；
获取相邻所述待评估参数之间的距离，并将其标定为待校验参数；
获取校验阈值，并将其与待校验参数进行比较；
若所述待校验参数大于校验阈值，则表明所述井下目标在巷道内正常行进；
若所述待校验参数小于或等于校验阈值，则以所述待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段；
获取所述评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断所述井下目标是否在巷道内驻留；
若是，则同步发出报警信号，且统计所述评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，并将其标定为待评价坐标；
若否，则表明所述井下目标在巷道内正常行进；
将所述待评价坐标输入至评价模型中，得到所述井下目标的驻留区域。
2.根据权利要求1所述的一种井下定位方法，其特征在于：所述无源传感器设置有多个，且多个所述无源传感器平行且等距分布在井下巷道壁两侧上，且每个所述无源传感器均对应一个唯一标识；
其中，相邻所述无源传感器之间的分布距离为3～6m。
3.根据权利要求2所述的一种井下定位方法，其特征在于：所述无源传感器与信号收发器交互时的步骤，包括：
获取所述井下目标的扫描区域，所述扫描区域内的无源传感器发出响应指令，其中，所述响应指令为无源传感器标识；
获取所述井下目标的位置映射表，其中，所述位置映射表包括一一对应的无源传感器标识和井下目标的位置信息；
根据无源传感器标识进行遍历查表，得到所述井下目标的位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种井下定位方法，其特征在于：所述将所述待评估参数输入至评估模型中，得到所述井下目标的移动轨迹的步骤，包括：
获取待评估参数，以及所述待评估参数下对应的无源传感器，并将所述无源传感器的坐标标定为待评估坐标；
从所述评估模型中调用评估函数；
将所有所述待评估坐标输入至评估函数中，且将其输出结果标定为井下目标的实时坐标；
将相邻位次输出井下目标的实时坐标依次连接，并输出为井下目标的移动轨迹。
5.根据权利要求4所述的一种井下定位方法，其特征在于：所述以所述待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段的步骤，包括：
获取所述待校验参数对应的待评估参数，并将所述待评估参数对应的监控节点标定为前监控节点和后监控节点；
获取所述后监控节点之前井下目标的实时坐标，并将其输入至预测模型中，得到所述井下目标的预测行进速度；
获取额定距离，并将所述额定距离以及预测行进速度输入至标准函数中，并将其输出结果标定为评估时段。
6.根据权利要求5所述的一种井下定位方法，其特征在于：所述获取所述后监控节点之前井下目标的实时坐标，并将其输入至预测模型中，得到所述井下目标的预测行进速度的步骤，包括：
获取所述后监控节点之前井下目标的行进时长以及实时坐标；
从所述预测模型调用预测函数；
将所述后监控节点之前井下目标的行进时长以及实时坐标输入至预测函数中，且将其输出结果标定为预测行进速度。
7.根据权利要求1所述的一种井下定位方法，其特征在于：所述获取所述评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断所述井下目标是否在巷道内驻留的步骤，包括：
获取所述评估时段内起始节点下的待评估参数，并将其标定为基准参数，再将所述评估时段内的其它待评估参数标定为待比对参数；
将所述待比对参数按照采集时间的顺序进行排列，并逐一与所述基准参数进行做差处理，得到多个待校验行进距离；
从所述校验模型中调用校验阈值，并将其与所述待校验行进距离进行比较；
若所述评估时段执行结束，且所述待校验行进距离小于校验阈值，则表明所述井下目标在巷道内驻留，并将所述评估时段对应的时长标定为驻留时长；
若所述评估时段内，所述待校验行进距离大于或等于校验阈值，则表明所述井下目标未在巷道内驻留。
8.根据权利要求1所述的一种井下定位方法，其特征在于：所述将所述待评价坐标输入至评价模型中，得到所述井下目标的驻留区域的步骤，包括：
获取各个所述待评价坐标下无源传感器的响应时长，并将其标定为待评价时长；
从所述评价模型中调用评价阈值，并与所述待评价时长进行比较；
若所述待评价时长大于评价阈值，则将其对应的无源传感器坐标标定为边缘坐标；
若所述待评价时长小于或等于评价阈值，则将其对应的无源传感器坐标筛除；
将所有所述边缘坐标依次连接，且将其构成的封闭区域标定为驻留区域。
9.一种井下定位***，使用权利要求1至8中任意一项所述的井下定位方法，其特征在于：包括：
第一获取模块，所述第一获取模块用于获取井下目标的位置信息，其中，所述位置信息由无源传感器与信号收发器交互后发出；
监控模块，所述监控模块用于构建监控时段，并在所述监控时段内设置多个监控节点，且将各个所述监控节点下的位置信息标定为待评估参数，再将其汇总为待评估数据集；
评估模块，所述评估模块用于将所述待评估参数输入至评估模型中，得到所述井下目标的移动轨迹；
第二获取模块，所述第二获取模块用于获取相邻所述待评估参数之间的距离，并将其标定为待校验参数；
一级校验模块，所述一级校验模块用于获取校验阈值，并将其与待校验参数进行比较；
若所述待校验参数大于校验阈值，则表明所述井下目标在巷道内正常行进；
若所述待校验参数小于或等于校验阈值，则以所述待校验参数对应的监控节点为评估起点，构建评估时段；
二级校验模块，所述二级校验模块用于获取所述评估时段内的待评估参数，再将其输入至校验模型中，判断所述井下目标是否在巷道内驻留；
若是，则同步发出报警信号，且统计所述评估时段结束节点下进行响应的无源传感器坐标，并将其标定为待评价坐标；
若否，则表明所述井下目标在巷道内正常行进；
评价模块，所述评价模块用于将所述待评价坐标输入至评价模型中，得到所述井下目标的驻留区域。
10.一种井下定位终端，其特征在于：包括：
至少一个处理器；
以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1至8中任意一项所述的井下定位方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104007415A (zh) * 2014-05-04 2014-08-27 常熟市福莱德连接器科技有限公司 利用无线网络和节点功率分析的矿井地下定位***与方法
CN112664270A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于多目标活动轨迹实现煤矿巷道分布图重构的方法
CN116600382A (zh) * 2023-05-23 2023-08-15 上海山源电子科技股份有限公司 适用于井下巷道的车载终端的定位方法、装置及设备
CN117307240A (zh) * 2023-09-19 2023-12-29 中国矿业大学 一种井下无人驾驶无轨车辆数字孪生运输***及运输方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2895876B1 (en) * 2012-10-19 2019-07-10 Orica International Pte Ltd Locating underground markers
US9857271B2 (en) * 2013-10-10 2018-01-02 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Life-time management of downhole tools and components
EP3961340B1 (en) * 2020-09-01 2023-05-31 Sandvik Mining and Construction Oy Underground worksite vehicle positioning control

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104007415A (zh) * 2014-05-04 2014-08-27 常熟市福莱德连接器科技有限公司 利用无线网络和节点功率分析的矿井地下定位***与方法
CN112664270A (zh) * 2020-12-23 2021-04-16 中煤科工集团重庆研究院有限公司 基于多目标活动轨迹实现煤矿巷道分布图重构的方法
CN116600382A (zh) * 2023-05-23 2023-08-15 上海山源电子科技股份有限公司 适用于井下巷道的车载终端的定位方法、装置及设备
CN117307240A (zh) * 2023-09-19 2023-12-29 中国矿业大学 一种井下无人驾驶无轨车辆数字孪生运输***及运输方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An Indoor Self-localization Algorithm Using the Calibration of the Online Magnetic Fingerprints and Indoor Landmarks;Wang Qu et al.;《2016 International Conference on Indoor Positioning and Indoor Navigation (IPIN)》;20161117;1-8 *
Research and Application of Underground WLAN Adaptive Radio Fingerprint Database;Jiansheng Qian et al.;《sensors》;20210221;第20卷(第4期);1-19 *
一种矿井通风中精确测定风速的方法;萨贤春等;《工矿自动化》;20140710;第40卷(第7期);99-103 *
井下复合定位***框架;范涌高等;《计算机测量与控制》;20220225;第30卷(第2期);201-206 *
基于RS485数据帧计时的总线设备间距离测量;柏思忠等;《工矿自动化》;20210731;第47卷(第7期);92-97 *

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