权利要求
1.一种UWB定位系统求助方法,其特征在于,所述求助方法基于UWB定位系统进行,所述UWB定位系统包括有线UWB定位基站、无线UWB定位基站、上位机和UWB定位标签;所述UWB定位系统求助的方法包括,
UWB定位标签响应于求助启动指令,生成求助状态信息并发送用于测距请求的第一报文至有线UWB定位基站或无线UWB定位基站,所述第一报文至少携带求助状态信息和标签标识;发出启动指令的UWB定位标签称为目标UWB定位标签,目标UWB定位标签为任意UWB定位标签;
UWB定位基站获取目标UWB定位标签的求助状态信息,并存储目标UWB定位标签的标签标识和求助状态信息;首先接收到第一报文的有线UWB定位基站称为第一UWB定位基站;
第一UWB定位基站上报第二报文至UWB定位系统的上位机;其中,所述第二报文包括指示UWB定位标签的标签标识的第一集合和指示UWB定位标签的求助状态信息的第二集合;
上位机下发第三报文至有线UWB定位基站。
2.根据权利要求1所述的求助方法,其特征在于,若无线定位基站先于任何一个有线定位基站接收到第一报文,接收到第一报文的无线UWB定位基站同步第一报文信息至其他无线UWB定位基站,无线UWB定位基站沿距离有线UWB定位基站由远到近的方向发送第一报文至有线UWB定位基站,直至有线UWB定位基站接收到第一报文;首先接收到所述第一报文的有线UWB定位基站称为第一UWB定位基站。
3.根据权利要求1或2所述的求助方法,其特征在于,所述第一报文还携带标签时钟,最先收到第一报文携带求助状态信息的无线UWB定位基站或有线UWB定位基站基于标签时钟确定所述目标UWB定位标签未处于分配的定位时隙,则将当前时隙分配给目标UWB定位标签。
4.根据权利要求3所述的求助方法,其特征在于,所述第三报文包括指示UWB定位标签的标签标识的第三集合和指示UWB定位标签的求助状态信息对应的接收状态信息的第四集合;有线UWB定位基站转发所述第三报文至无线UWB定位基站;无线UWB定位基站向落入第三集合的UWB定位标签发送对应的接收状态信息。
5.根据权利要求4所述的求助方法,其特征在于,有线UWB定位基站转发第三报文至无线UWB定位基站,并传递至UWB定位标签,UWB定位标签基于所述接收状态信息生成提示用户的提示信息。
6.根据权利要求1或4所述的求助方法,其特征在于,有线UWB定位基站转发第三报文至UWB定位系统中的无线UWB定位基站,具体为,
有线UWB定位基转发所述第三报文给紧邻的无线UWB定位基站;与有线UWB定位基临近的无线UWB定位基站和其他无线UWB定位基站沿距离有线UWB定位基站由近到远的方向转发所述第三报文。
7.一种UWB定位系统,其特征在于,包括有线UWB定位基站、无线UWB定位基站和UWB定位标签;有线UWB定位基站之间、有线UWB定位基站与上位机之间通讯连接;无线定位基站之间、无线定位基站与有线定位基站之间通过无线信号通讯连接;所述UWB定位系统配置为执行如权利要求1至6任一项所述的方法。
8.一种存储介质,所述存储介质上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1至6任一项所述的求助方法。
9.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及定位技术领域,具体的说,涉及一种矿山UWB定位系统求助方法、系统、介质及产品。
背景技术
[0002]矿山井下开采有一定的危险性,开采时井下存在大量的设备、车辆和人员,各种自然或人为因素造成的灾害、事故对井下工作人员的人身安全造成了极大的威胁。对井下人员、车辆有效的组织管理,以及事故、灾害的救援都需要掌握井下人员、车辆、设备的精确位置数据,井下设备的远程控制、智能控制更离不开井下设备的实时精确位置数据。精确定位技术已成为矿井安全生产的重要技术支撑,井下精确定位常采用UWB(Ultra Wide Band,超宽带)定位技术,在井下每隔一定距离布置UWB定位基站,人员、车辆或设备携带UWB定位标签,UWB定位基站与UWB定位标签之间通过测量脉冲信号的飞行时间,精确计算标签到基站之间的距离。UWB定位基站的坐标是已知的,根据UWB定位标签与多个UWB定位基站之间的精确距离,可精确计算出UWB定位标签的坐标。
[0003]由于矿山井下开采场景的动态变化和开采扰动等特性,使得UWB定位系统的具备动态扩展和迁移能力成为井下精确定位的核心诉求之一。现有的UWB定位技术通常需要先在固定的位置安装好UWB定位基站,通过井下测量手段精确测量UWB定位基站的位置坐标,并且需要在UWB定位系统中配置UWB定位基站的位置坐标后,才能开始对UWB定位标签进行精确定位;各UWB定位基站通过光纤环网或RS-485等连线方式与上位机服务器通讯,并将测距信息上传至服务器,上述系统中的UWB定位基站称之为有线UWB定位基站。
[0004]支持动态扩展和迁移的UWB定位系统中,应能够在需要动态扩展的区域动态增加UWB定位基站,或能够将UWB定位基站动态迁移至新的区域,该系统中涉及的UWB定位基站称之为无线UWB定位基站。
[0005]矿山UWB定位系统中,携带UWB定位标签的人员通过标签上报求助信息,同时UWB定位系统上位机应用管理端接收到求助信息后将接收状态反馈回UWB定位标签,是矿山UWB定位系统的核心业务诉求。为了实现矿山场景中的求助上报和状态反馈,需要再单独建设矿山IP电话系统或实现矿山井下通讯信号全覆盖。基于矿山IP电话系统的求助上报,井下人员需要移动到IP电话端才能拨号上报求助信息;此外,实现矿山井下通讯信号全覆盖需要较大的投资,且在人员活动频繁的一线作业位置,由于作业场景的开采延深拓展和作业扰动,井下通讯信号全覆盖的建设及时性和技术可行性也存在较大难度。
发明内容
[0006]为了克服背景技术中存在的问题,本发明提供了一种矿山UWB定位系统求助方法、系统、介质及产品,所述的矿山UWB定位系统不需要单独建设矿山IP电话系统即可实现求助信息的发送,所述的方法基于矿山UWB定位系统实现,能保证求助信息被有线UWB定位基站接收并传送至上位机,本发明不仅能节省包括有线UWB定位基站和无线UWB定位基站的UWB定位系统中的求助成本,还保证了求助信息的及时、有效接收。
[0007]为实现上述目的,本发明是通过如下技术方案实现的:
所述的矿山UWB定位系统求助方法,基于UWB定位系统进行,所述UWB定位系统包括有线UWB定位基站、无线UWB定位基站、上位机和UWB定位标签;所述UWB定位系统求助的方法包括:
UWB定位标签响应于求助启动指令,生成求助状态信息并发送用于测距请求的第一报文至有线UWB定位基站或无线UWB定位基站,所述第一报文至少携带求助状态信息和标签标识;发出启动指令的UWB定位标签称为目标UWB定位标签,目标UWB定位标签为任意UWB定位标签;
UWB定位基站获取目标UWB定位标签的求助状态信息,并存储目标UWB定位标签的标签标识和求助状态信息;首先接收到第一报文的有线UWB定位基站称为第一UWB定位基站;
第一UWB定位基站上报第二报文至UWB定位系统的上位机;其中,所述第二报文包括指示UWB定位标签的标签标识的第一集合和指示UWB定位标签的求助状态信息的第二集合;
上位机下发第三报文至有线UWB定位基站。
[0008]进一步的,若无线定位基站先于任何一个有线定位基站接收到第一报文,接收到第一报文的无线UWB定位基站同步第一报文信息至其他无线UWB定位基站,无线UWB定位基站沿距离有线UWB定位基站由远到近的方向发送第一报文至有线UWB定位基站,直至有线UWB定位基站接收到第一报文;首先接收到所述第一报文的有线UWB定位基站称为第一UWB定位基站。
[0009]进一步的,所述第一报文还携带标签时钟,所述第一UWB定位基站若确定第一报文携带求助状态信息且基于标签时钟确定所述目标UWB定位标签未处于分配的定位时隙,则将当前时隙分配给目标UWB定位标签。
[0010]进一步的,所述第三报文包括指示UWB定位标签的标签标识的第三集合和指示UWB定位标签的求助状态信息对应的接收状态信息的第四集合;有线UWB定位基站转发所述第三报文至无线UWB定位基站;无线UWB定位基站向落入第三集合的UWB定位标签发送对应的接收状态信息。
[0011]进一步的,有线UWB定位基站转发第三报文至无线UWB定位基站,并传递至UWB定位标签,UWB定位标签基于所述接收状态信息生成提示用户的提示信息。
[0012]进一步的,有线UWB定位基站转发第三报文至UWB定位系统中的无线UWB定位基站,具体为,
有线UWB定位基转发所述第三报文给紧邻的无线UWB定位基站;与有线UWB定位基临近的无线UWB定位基站和其他无线UWB定位基站沿距离有线UWB定位基站由近到远的方向转发所述第三报文。
[0013]所述的UWB定位系统,包括有线UWB定位基站、无线UWB定位基站和UWB定位标签;有线UWB定位基站之间、有线UWB定位基站与上位机之间通讯连接;无线定位基站之间、无线定位基站与有线定位基站之间通过无线信号通讯连接;所述UWB定位系统配置为执行如权利要求1至6任一项所述的方法。
[0014]所述的存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1至6任一项所述的求助方法。
[0015]所述的计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
[0016]本发明的有益效果:
本发明的矿山UWB定位系统不需要单独建设矿山IP电话系统即可实现求助信息的发送,节省包括有线UWB定位基站和无线UWB定位基站的UWB定位系统中的求助成本。
[0017]本发明的方法基于矿山UWB定位系统实现,即便携带UWB定位标签的人员和设备位置距离有线UWB定位基站较远时,所发出的求助信息也能及时、有效被有线UWB定位基站接收并上报至上位机,保证了求助信息的有效接收和信息接收状态的反馈,实现井下信号全覆盖。
[0018]本发明还能基于任意UWB定位标签实现求助状态信息上报至UWB定位系统的上位机,利于保障矿山井下作业安全。
附图说明
[0019]图1为本发明实施例矿山UWB定位系统求助方法的流程示意图;
图2为本发明应用实施例中的矿山UWB定位系统求助方法的流程示意图;
图3为本发明应用实施例中巷道空间拓扑关系及定位基站位置示意图。
具体实施方式
[0020]为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的说明,显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0021]除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。
[0022]为了更清楚说明本发明,下面通过以下实施例进行详细说明。
[0023]实施例1 一种矿上UWB定位系统
所述UWB定位系统包括有线UWB定位基站、无线UWB定位基站和UWB定位标签。
[0024]有线UWB定位基站之间,以及有线UWB定位基站与上位机之间可以通过光纤、RS-485或CAN总线等建立通信连接(该通信连接方式为现有技术,本实施例对具体的建立通讯连接方式及信息传递方式不做赘述)。
[0025]UWB定位标签与无线定位基站之间通过UWB无线信号通讯(该无线信号通讯方式为现有技术,本实施例对通讯连接方式及信息传递方式不做赘述);UWB定位标签与有线定位基站之间通过UWB无线信号通讯;无线定位基站与有线定位基站之间通过UWB无线信号通讯;有线定位基站与有线定位基站之间通过光纤、RS-485或CAN总线等通讯(该通讯方式为现有技术,本实施例对通讯连接方式及信息传递方式不做赘述);有线定位基站与上位机之间通过光纤、RS-485或CAN总线等通讯以下实施例中的求助方法基于本实施例的定位系统进行。
实施例2
[0026]一种矿山UWB定位系统求助方法,基于实施例1的矿上UWB定位系统进行,包括以下步骤:
步骤101,UWB定位标签响应于求助启动指令,生成求助状态信息并发送用于测距请求的第一报文,所述第一报文至少携带所述求助状态信息和标签标识。
[0027]本发明的UWB定位系统中,任何UWB定位标签均可以发出求助信号,将响应于求助启动指令,生成求助状态信息并发送用于测距请求的第一报文的UWB定位标签称为目标UWB定位标签。
[0028]示例性地,可以在UWB定位标签上设置发起求助启动指令的求助按钮,井下人员可以通过长按该求助按钮生成求助启动指令。可以理解的是,该求助启动指令的输入方式还可以基于触控屏、旋钮等其他方式,本申请实施例对此不做限定。
[0029]步骤102,UWB定位基站接收到第一报文,获取所述目标UWB定位标签的求助状态信息,并存储所述目标UWB定位标签的标签标识和对应的求助状态信息。以下内容将最先接受到第一报文的UWB定位基站称为第一UWB定位基站。
[0030]步骤103,第一UWB定位基站上报第二报文至UWB定位系统的上位机;其中,所述第二报文包括:指示UWB定位标签的标签标识的第一集合和指示UWB定位标签的求助状态信息的第二集合。第一UWB定位基站基于UDP(User Datagram Protocol)发送所述第二报文至UWB定位系统的上位机。
[0031]可以理解的是,对于有线UWB定位基站,其可以在接收到目标UWB定位标签发送的第一报文后,获取指示该UWB定位标签的身份的标签标识和求助状态信息,在一应用示例中,求助状态信息可以采用求助状态标识,该求助状态标识具有表示当前存在求助的第一状态和当前不存在求助的第二状态,进而区分UWB定位标签对应的人员是否有求助需求。该有线UWB定位基站可以基于获取的标签标识和求助状态信息,并与自身的存储单元中标签标识和求助状态信息进行合并,得到第一集合和第二集合,进而生成第二报文并基于UDP发送第二报文至上位机。
[0032]示例性地,若最先接受到第一报文的为无线UWB定位基站(将最先接受到第一报文的无线UWB定位基站称为第一无线UWB定位基站),则第一无线UWB定位基站和其他无线UWB定位基站沿距离有线UWB定位基站由远到近的方向转发第一报文,直至传送第一报文至有线UWB定位基站,有线UWB定位基站基于UDP发送第二报文至所述UWB定位系统的上位机。
[0033]本发明通过引入无线UWB定位基站,可以实现矿山井下通信距离的动态扩展或者迁移,能够满足井下作业人员任意位置的通信需求。且无需单独建设矿山IP电话系统或实现矿山井下通讯信号全覆盖,实现基于融合有线UWB定位基站和无线UWB定位基站的定位系统的求助上报;支持人员在有线UWB定位基站或无线UWB定位基站信号覆盖范围内的任意位置,上报求助信息。
[0034]这里,第一UWB定位基站上报包括第一集合和第二集合的第二报文至UWB定位系统的上位机,如此,可以基于有线UWB基站和无线UWB基站的组合,实现矿山井下通讯信号的全覆盖,且基于任意UWB定位标签实现求助状态信息上报至UWB定位系统的上位机,利于保障矿山井下作业安全。
[0035]其中,各UWB定位基站(包括有线UWB定位基站和无线UWB定位基站)均基于自身存储的第一集合和第二集合更新所述第二报文。
[0036]在一应用示例中,对于接收到第二报文的无线UWB定位基站,其可以基于级联标识上报第二报文给上一级无线UWB定位基站,直至达到有线UWB定位基站,且途径的各UWB定位基站(包括有线UWB定位基站和无线UWB定位基站)可以将定位周期内接收并存储的其他标签发送的求助状态信息和标签标识进行合并,基于合并的信息更新第二报文。
[0037]示例性地,无线UWB定位基站可以基于定位周期中的第一设定时隙发送第二报文。
[0038]示例性地,第一报文还携带标签时钟,该标签时钟用于表示UWB定位标签发送第一报文的时间,所述方法还包括:
最先收到第一报文携带求助状态信息的UWB定位基站(包括有线UWB定位基站和无线UWB定位基站?即无论是有线还是无线,最先收到的分配当前时隙给标签),若确定第一报文携带求助状态信息且基于所述标签时钟确定目标UWB定位标签未处于分配的定位时隙,则将当前时隙分配给所述目标UWB定位标签。
[0039]这里,最先收到第一报文携带求助状态信息的UWB定位基站接收到第一报文后,基于求助状态信息确定UWB定位标签对应的人员存在求助需求,且基于标签时钟确定该UWB定位标签的上报时隙未处于分配的定位时隙(即预先分的用于发送测距请求的时隙),则将当前时隙分配给该UWB定位标签,如此,可以减少求助信息上报的时延。
[0040]示例性地,所述方法还包括:
有线UWB定位基站接收上位机下发的第三报文,第三报文包括:指示UWB定位标签的标签标识的第三集合和指示UWB定位标签的求助状态信息对应的接收状态信息的第四集合;
有线UWB定位基站转发所述第三报文至UWB定位系统中的无线UWB定位基站;
无线UWB定位基站向落入第三集合的UWB定位标签发送对应的接收状态信息。
[0041]需要说明的是,为了增强井下作业场景下,人员求助后的交互反馈,以及时安抚求助人员,可以在上位机接收到相关人员的求助信息后,由管理人员生成接收状态反馈信息,即由上位机下发第三报文给有线UWB定位基站,再由有线UWB定位基站转发第三报文至无线UWB定位基站,并传递至相应的UWB定位标签,如此,实现了接收状态反馈的下发。
[0042]示例性地,所述方法还包括:
所述UWB定位标签基于接收状态信息生成提示用户的提示信息。
[0043]这里,UWB定位标签在接收到接收状态信息后,可以基于接收状态信息,生成用于提示用户的提示信息,该提示信息可以为声光信号、震动信号等,本实施例对此不做限定。
[0044]示例性地,有线UWB定位基站转发第三报文至UWB定位系统中的无线UWB定位基站的具体方法为:
有线UWB定位基站转发第三报文给紧邻的第二无线UWB定位基站;
第二无线UWB定位基站和其他无线UWB定位基站沿距离有线UWB定位基站由近到远的方向转发所述第三报文(根据距离有线UWB定位基站的远近,将距离有线UWB定位基站最近的无线UWB定位基站命名为第一无线UWB定位基站,将距离有线UWB定位基站第二近的无线UWB定位基站命名为第二无线UWB定位基站,依次类推)。
[0045]这里,有线UWB定位基站可以基于定位周期中的第二设定时隙转发第三报文给紧邻的第二无线UWB定位基站,接着无线UWB定位基站之间可以基于级联标识沿距离有线UWB定位基站由近到远的方向转发第三报文,进而实现无线UWB定位基站之间的第三报文的有序下发,如此,可以满足井下人员在任意位置均能接收到对应的接收状态信息。
实施例3
[0046]本发明所述方法的应用示例
本应用示例提供了一种矿山UWB定位系统求助上报和状态反馈的方法,实现基于融合有线UWB基站和无线UWB基站定位系统的求助上报和状态反馈。如图2所示,求助上报和状态反馈的方法包括以下步骤:
步骤201、UWB定位标签生成求助信息的第一数据报文
井下人员通过长按UWB定位标签i中的求助按钮发起求助,此时在UWB定位标签i中生成求助信息的第一数据报文,第一数据报文至少包含求助状态信息,第一数据报文存储至UWB定位标签i中的存储单元。
[0047]步骤202、UWB定位标签发起测距请求的第二数据报文。
[0048]在UWB定位标签i与UWB定位基站进行测距的过程中,UWB定位标签i发起测距请求的第二数据报文(对应 实施例2的第一报文),第二数据报文至少包含标签ID、标签时钟和第一数据报文的内容。
[0049]步骤203、UWB定位基站应答测距请求的第三数据报文
UWB定位基站A接收第二数据报文,当第二数据报文中的求助状态值为“是”的情况下,判断UWB定位标签i是否在正确的时间段发起了测距请求,若UWB定位标签i不在正确的时间段发起了测距请求,则UWB定位基站A将该时间段临时分配给UWB定位标签i。
[0050]UWB定位基站A将第二数据报文中的标签ID和请求状态存储至UWB定位基站A中的存储单元,存储内容设为S,UWB定位基站A应答测距请求的第三数据报文,第三数据报文至少包括UWB定位基站A的ID。
[0051]若UWB定位基站A为有线基站,则执行步骤205;若UWB定位基站A为无线基站,则执行步骤204。
[0052]步骤204,无线UWB定位基站同步求助信息至有线UWB定位基站:
(1)UWB定位基站A发起求助信息同步的第四数据报文,第四数据报文至少包括UWB定位标签ID和标签求助状态;
(2)Y1个无线UWB基站将接收到的第四数据报文与自身存储单元中的信息S合并形成第五数据报文,Y1个无线基站转发第五数据报文,其中上述无线基站A忽略该数据报文,设另外Y2个无线基站接收到了转发的第五数据报文;
(3)按照上述相同原理,Y2个无限基站将接收到的第五数据报文与自身存储单元中的信息S合并形成第六数据报文,Y2个无线基站继续中继转发第六数据报文,其中上述无线基站A和Y1个无线基站忽略该数据报文,直到将信息同步至有线UWB定位基站(无线UWB基站发送信息到有线UWB基站的方法同实施例2),有线UWB定位基站将接收到的数据报文合并至自身存储单元中。
[0053]步骤205、有线UWB定位基站上报求助信息的第七数据报文。
[0054]有线UWB定位基站通过有线网络,采用UDP协议将求助信息的第七数据报文(实施例2的第二报文)上报至上位机应用管理端,第七数据报文至少包括定位标签ID的集合(即实施例2的第一集合)、定位标签求助状态的集合(即实施例2的第二集合)。
[0055]步骤206、UWB定位系统上位机应用管理端下发求助信息接收状态的第八数据报文。
[0056]用户可通过上位机应用管理端操作界面接收UWB定位标签上报的求助信息,上位机应用管理端通过有线网络,采用UDP协议将求助信息接收状态的第八数据报文下发至有线UWB定位基站,第八数据报文至少包括UWB定位标签ID的集合、接收状态的集合。
[0057]步骤207、有线UWB定位基站同步求助信息接收状态至无线UWB定位基站。
[0058](1)有线UWB定位基站发起同步求助信息接收状态的第九数据报文,第九数据报文至少包括UWB定位标签ID的集合、接收状态的集合,设X1个无线基站接收到了第九数据报文;
(2)X1个无线基站转发第九数据报文,设X2个无线基站接收到了转发的第九数据报文;
(3)X2个无线基站继续中继转发第九数据报文,其中上述X1个无线基站忽略该数据报文,设另外X3个无线基站接收到了中继转发的第九数据报文;
(4)按照上述相同原理,X3个无线基站继续中继转发第九数据报文,其中上述X1个和X2个无线基站忽略该数据报文,直到所有无线基站均接收到接收状态的数据报文。
[0059]步骤208、UWB定位标签接收求助信息接收状态的第十数据报文。
[0060]在UWB定位标签i与UWB定位基站进行下一次测距的过程中,UWB定位标签i发起测距请求的数据报文。
[0061]UWB定位基站A接收测距请求的数据报文,并发起应答测距请求的第十数据报文,第十数据报文至少包括标签ID的集合E、接收状态的集合F。
[0062]UWB定位标签i接收第十数据报文,当UWB定位标签i的ID属于集合E时,则UWB定位标签i确定上位机应用管理端确认接收了求助信息。
[0063]备注:本发明的说明书中,在未做特殊说明时,名字“UWB定位基站”同时包括有线UWB定位基站和无线UWB定位基站。
[0064]最后说明的是,以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
说明书附图(3)
声明:
“矿山UWB定位系统求助方法、系统、介质及产品” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究,如用于商业用途,请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)