基于加速度传感器和无线测距技术的混合定位系统及其定位方法

摘要

本发明提出一种基于加速度传感器和无线测距技术的混合定位系统及其定位方法，定位系统由无线基准节点、无线定位节点、工业总线、中继设备和信息管理中心组成。所述定位方法为：获取井下人员行进矢量加速度信息；将所述人员的矢量加速度信息转化为步数信息；利用能量检测的方法对无线定位节点的位置进行修正，得到矿下人员精准的位置信息。本发明系统结合总线和无线的通讯技术，采用工业总线的连接方式，避免了纯无线网络不稳定因素的影响；无线基准节点和无线定位节点组成一个低速率短距离的无线通信网络，体现了无线网络的灵活，方便的特性。本发明具有系统稳定性高、可靠性好、低功耗、定位准等优点。

主权项

一种基于加速度传感器和无线测距技术的混合定位系统，其特征在于：所述定位系统由无线定位节点、无线基准节点、工业总线和信息管理中心组成；信息管理中心与无线基准节点之间通过工业总线连接；无线定位节点和无线基准节点组成一个低速率短距离的无线通信网络，所述网络为星型网络，无线基准节点为星型网络的网络协调器，无线定位节点为终端节点；所述无线定位节点包含无线模块、低功耗微控制器、求救报警装置、加速度传感器和电池模块；无线模块、求救报警装置和加速度传感器分别与低功耗微控制器和电池模块连接，电池模块与低功耗微控制器连接；无线定位节点安装在井下工作人员的脚腕部，由加速度传感器采集工作人员行进信号，经过卡尔曼滤波处理后，通过无线模块将信号发送至最近的无线基准节点；所述无线基准节点包含无线模块、低功耗微控制器、总线接口和电池模块；无线模块与低功耗微控制器连接，工业总线通过与总线接口与低功耗微控制器连接，电池模块分别与无线模块、低功耗微控制器和总线接口连接为其提供电能；无线基准节点固定安装在井下巷道中，其位置信息录入信息管理中心的系统中，无线基准节点通过工业总线将无线定位节点中无线模块发送来的信息传输至信息管理中心系统，信息管理中心与无线基准节点及其网络内的无线定位节点进行数据交互；所述信息管理中心由接口模块、计算处理模块和显示模块组成；工业总线通过接口模块与计算处理模块连接，计算处理模块的输出端与显示模块连接；信息管理中心将经过卡尔曼滤波处理后的加速度信号设定阈值，计算出井下工作人员的移动距离；无线基准节点判断出井下工作人员行走的方向信息并对无线定位节点的位置信息进行修正，从而得到井下工作人员精准的位置信息。