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井下精确人员定位系统定位重测机制研究

唐丽均 吴畏 刘世森

唐丽均,吴畏,刘世森. 井下精确人员定位系统定位重测机制研究[J]. 工矿自动化,2022,48(1):101-106.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021090077
引用本文: 唐丽均,吴畏,刘世森. 井下精确人员定位系统定位重测机制研究[J]. 工矿自动化,2022,48(1):101-106.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021090077
TANG Lijun, WU Wei, LIU Shisen. Research on positioning and re-measurement mechanism of underground precise personnel positioning system[J]. Industry and Mine Automation,2022,48(1):101-106.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021090077
Citation: TANG Lijun, WU Wei, LIU Shisen. Research on positioning and re-measurement mechanism of underground precise personnel positioning system[J]. Industry and Mine Automation,2022,48(1):101-106.  doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021090077

井下精确人员定位系统定位重测机制研究

doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021090077
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2018YFC0808303);重庆市教委科学技术研究项目(KJQN202003407);重庆工程职业技术学院院级课题(KJB202134)。
详细信息
    作者简介:

    唐丽均(1981—),女,重庆人,副教授,博士,研究方向为无线网络通信技术,E-mail: tanglijun_2002@163.com

    通讯作者:

    吴畏(1979—),男,重庆人,高级工程师,副教授,硕士,研究方向为电子信息技术,E-mail: wwzj_cq@tom.com

  • 中图分类号: TD76

Research on positioning and re-measurement mechanism of underground precise personnel positioning system

  • 摘要: 无线信号在井下传输过程中由于信号强度衰减和干扰导致读卡器与标志卡之间测距失败,当测距失败后,标志卡只能等到下一超帧内的固定测距时隙再次与读卡器进行测距,由于标志卡与读卡器进行重新测距的间隔时间较长,不利于及时掌控井下人员实时动态分布情况。针对该问题,提出了一种井下精确人员定位系统定位重测机制。当标志卡测距失败时,该定位重测机制利用空闲时隙,重新对标志卡进行测距。在出现多张标志卡竞争空闲时隙进行重测的情况下,采用层次分析法,根据标志卡的累计重测次数、信号强度、运动速度,确定标志卡抢占空闲时隙的重测优先级,定位读卡器根据重测优先级为测距失败的标志卡优先进行重测。测试结果表明,当标志卡数量少于70张时,定位重测机制能提高精确人员定位系统的平均测距成功率、降低平均重测延时、提升平均时隙利用率,从而能实时监测到不间断的标志卡运动轨迹。

     

  • 图  1  井下精确人员定位系统结构

    Figure  1.  Architecture of underground precise personnel positioning system

    图  2  井下精确人员定位系统定位重测机制原理

    Figure  2.  Mechanism and principle of positioning and re-measurement of underground precise personnel positioning system

    图  3  定位重测机制的分析模型

    Figure  3.  Analysis model of positioning retest mechanism

    图  4  平均时隙利用率

    Figure  4.  Average slot utilization

    图  6  平均重测延时

    Figure  6.  Average re-measurement delay

    图  5  平均测距成功率

    Figure  5.  Average measurement success rate

    图  7  无定位重测机制的标志卡运动轨迹

    Figure  7.  The trajectory of flag card without positioning and re-measurement mechanism

    图  8  有定位重测机制的标志卡运动轨迹

    Figure  8.  The trajectory of marker card with positioning and re-measurement mechanism

    表  1  测试参数

    Table  1.   Test parameters

    参数数值
    定位范围/m 0~200
    超帧时间/s 2
    人员运动速度/(m·s−1) 0~3
    超帧时隙/个 100
    单超帧最大重测次数 2
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    表  2  准则层−目标层的判断矩阵

    Table  2.   Criterion layer-target layer judgment matrix

    重测优先级平均测距成功率平均重测延时平均时隙利用率
    平均测距成功率 1 4 7
    平均重测延时 1/4 1 3
    平均时隙利用率 1/7 1/3 1
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    表  3  平均测距成功率−方案层的判断矩阵

    Table  3.   Average measurement success rate-schematic layer judgment matrix

    平均测距成功率累计重测次数信号强度运动速度
    累计重测次数 1 1/2 3
    信号强度 2 1 7
    运动速度 1/3 1/7 1
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    表  4  平均重测延时−方案层的判断矩阵

    Table  4.   Average re-measurement delay-schematic layer judgment matrix

    平均重测延时累计重测次数信号强度运动速度
    累计重测次数153
    信号强度1/511/3
    运动速度1/331
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    表  5  平均时隙利用率−方案层的判断矩阵

    Table  5.   Average slot utilization−schematic layer judgment matrix

    平均时隙利用率累计重测次数信号强度运动速度
    累计重测次数 1 3 1/2
    信号强度 1/3 1 1/5
    运动速度 2 5 1
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-22
  • 修回日期:  2022-01-06
  • 刊出日期:  2022-01-20

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