專利名稱：非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦山井下機(jī)車追蹤及車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)方法，尤其涉及一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks)基于接收信號強(qiáng)度(ReceivedSignal Strength Indicator, RSSI)的礦山井下機(jī)車追蹤和車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)方法，屬于電通信技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在已有的礦山井下機(jī)車追蹤管理中，采用的是基于GPS全球定位技術(shù)的機(jī)車遠(yuǎn)程定位方法。雖然該方法定位精度較高，然而，該發(fā)放需要GPS定位模塊，成本較高；另一方面由于礦山井下GPS信號強(qiáng)度等原因，該方法具有較大的局限性和不穩(wěn)定性。而針對車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)的方法是使用軌道計(jì)軸器等接觸式傳感器等手段，其缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差，容易損壞。現(xiàn)在，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已逐步應(yīng)用于礦山井下人員定位與安全管理中，以實(shí)現(xiàn)對井下人員的日常生產(chǎn)管理，也有利于礦難后的應(yīng)急救援。那么，相應(yīng)地，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也可以應(yīng)用于對礦山井下機(jī)車追蹤和管理中。在這類應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的追蹤，每輛機(jī)車都攜帶有傳感器節(jié)點(diǎn)(由于節(jié)點(diǎn)隨著機(jī)車移動，亦稱之為移動節(jié)點(diǎn))，而礦井的巷道內(nèi)布置了固定的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，這些信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)實(shí)位置已知。本發(fā)明利用信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置及其他信息來獲取移動節(jié)點(diǎn)的位置，以此實(shí)現(xiàn)對礦上井下機(jī)車的追蹤，并能夠據(jù)此獲得機(jī)車上所帶車廂的數(shù)目。本專利重點(diǎn)考慮移動節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)可靠追蹤方法，忽略其他的技術(shù)細(xì)節(jié)。通過本專利，可以在對機(jī)車進(jìn)行追蹤的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對車廂數(shù)量的統(tǒng)計(jì)。由于無線傳輸?shù)牟环€(wěn)定性，探測信息可能會丟失，影響追蹤的精度。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的配置關(guān)系著追蹤的性能。如果信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間距過大，會造成追蹤誤差過大，追蹤結(jié)果不可靠；如果信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間距過小，需要較多的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)才能覆蓋整個(gè)巷道，增加了追蹤成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山井下追蹤及車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)方法，通過信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的RSSI信息以及信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置，確定移動節(jié)點(diǎn)的位置，為礦山井下機(jī)車安全管理提供了一種有效的方法。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是—種非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤系統(tǒng)，包括分別固定安裝在機(jī)車上隨機(jī)車移動的傳感器節(jié)點(diǎn)作為移動節(jié)點(diǎn)、沿礦山井下的巷道布置的傳感器節(jié)點(diǎn)作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括服務(wù)器，所述移動節(jié)點(diǎn)、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，所述信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期地發(fā)送探測信息數(shù)據(jù)，并接收由移動節(jié)點(diǎn)生成的定位信息，將定位信息組裝成路由數(shù)據(jù)包通過無線路由或者有線網(wǎng)絡(luò)傳遞給服務(wù)器。優(yōu)選的，所述移動節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置在機(jī)車頭部和機(jī)車尾部。本發(fā)明還提供了一種利用非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤系統(tǒng)進(jìn)行車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟[0010](1)根據(jù)機(jī)車的長度、巷道長度以及傳感器節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑，確定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的間距，分別在巷道中布置信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和在機(jī)車頭尾部上設(shè)置移動節(jié)點(diǎn)，使移動節(jié)點(diǎn)、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器構(gòu)成非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤系統(tǒng)；(2)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)送包含信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID的探測消息包；移動節(jié)點(diǎn)接收信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的探測消息包，并根據(jù)接收到的探測消息包，來計(jì)算相應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)RSSI信息；(3)機(jī)尾部位的移動節(jié)點(diǎn)將兩個(gè)最大的RSSI信息及其相應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID封裝起來發(fā)送給機(jī)頭部位的移動節(jié)點(diǎn)；機(jī)頭部位的移動節(jié)點(diǎn)將其自身的信息與接收到的機(jī)尾信息封裝在一起進(jìn)行廣播；(4)機(jī)尾部位的移動節(jié)點(diǎn)接收到機(jī)頭部位的移動節(jié)點(diǎn)廣播的消息后直接丟棄該消息；信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到機(jī)頭部位的移動節(jié)點(diǎn)廣播的消息后通過路由傳輸給服務(wù)器；(5)服務(wù)器分析處理收集到的所有RSSI信息及信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID，根據(jù)RSSI信息以及信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置對每個(gè)移動節(jié)點(diǎn)的進(jìn)行定位追蹤或獲取機(jī)車所帶車廂數(shù)量。為了降低本方法的成本，減少信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，在不影響追蹤性能的前提下合理估算每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的間距。同時(shí)，為了計(jì)算機(jī)車攜帶的車廂數(shù)量，提高機(jī)車追蹤的精度，增加RSSI信息的冗余度，每個(gè)機(jī)車上將配置兩個(gè)移動節(jié)點(diǎn)，分別在車頭和車尾。該追蹤統(tǒng)計(jì)方法使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks)等技術(shù)對礦山井下機(jī)車進(jìn)行追蹤及車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)。所述的定位節(jié)點(diǎn)為無線傳感器節(jié)點(diǎn)，將其布置在礦山井下機(jī)車上，這些定位節(jié)點(diǎn)隨著機(jī)車一起移動，稱為移動節(jié)點(diǎn)(Mobile Node)，且每個(gè)移動節(jié)點(diǎn)均被賦予了一個(gè)ID(這些ID互不相同)。在礦山井下的巷道中，沿著巷道布置一些接入節(jié)點(diǎn)(亦為傳感器節(jié)點(diǎn))，稱為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)(Beacon Node)。這些信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期地發(fā)送探測信息數(shù)據(jù)，并接收由移動節(jié)點(diǎn)生成的定位信息，將這些定位追蹤數(shù)據(jù)組裝成路由數(shù)據(jù)包通過多條無線路由或者有線網(wǎng)絡(luò)傳遞給服務(wù)器，服務(wù)器綜合處理所有移動節(jié)點(diǎn)的RSSI信息，根據(jù)這些信息計(jì)算每個(gè)移動節(jié)點(diǎn)所在的位置，也由此可以獲得機(jī)車所在位置，并能夠同時(shí)獲得機(jī)車上所帶車廂的數(shù)目。為了能夠獲得機(jī)車所帶車廂數(shù)目，本發(fā)明在機(jī)車的車頭和車尾各配置一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，確定了車頭和車尾所在位置之后，即可獲得車廂數(shù)目。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的精確定位，必須提高RSSI信息的冗余度。本發(fā)明設(shè)計(jì)了基于應(yīng)答機(jī)制的追蹤算法，其關(guān)鍵在于冗余RSSI信息，豐富追蹤信息。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期地發(fā)送探測信息，移動節(jié)點(diǎn)根據(jù)收集到的探測信息來計(jì)算信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的信號強(qiáng)度(Received Signal Strength Indicator, RSSI)， 通過這些接收信號強(qiáng)度以及已知的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)位置來實(shí)現(xiàn)對移動節(jié)點(diǎn)的精確追蹤。在整個(gè)過程中，為了提高該方法追蹤精度，因此設(shè)計(jì)了雙重RSSI信息追蹤機(jī)制?；诮邮招盘枏?qiáng)度的追蹤算法，通過雙重RSSI信息定位，由粗粒度的機(jī)車定位， 過渡到細(xì)粒度的機(jī)頭和機(jī)尾定位，綜合考慮機(jī)車頭尾的位置，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的位置追蹤和車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山井下機(jī)車追蹤方法，最后能夠根據(jù)車頭和車尾的位置，獲得機(jī)車車廂的數(shù)目。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明特別適合于本發(fā)明特別適合于礦上井下機(jī)車追蹤及車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)應(yīng)用中。 同時(shí)，本方法還能用于如辦公室內(nèi)的樓道內(nèi)人員定位應(yīng)用、高速公路汽車定位追蹤等。由此可見，本發(fā)明為本領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步拓展了空間，實(shí)施效果好。[0021]綜上所述，采用本發(fā)明后，能夠?qū)崿F(xiàn)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的礦山井下機(jī)車追蹤及車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)，通過雙重RSSI定位信息，首先實(shí)現(xiàn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的粗粒度定位，其次，通過閾值的測量與估計(jì)，采用平均的手段，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的細(xì)粒度定位，第三，能夠通過計(jì)算獲得機(jī)車上車廂的數(shù)目。由此可見，本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著的技術(shù)進(jìn)步，其應(yīng)用前景非常廣闊。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述

圖1為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤時(shí)的礦山井下環(huán)境示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤時(shí)的數(shù)據(jù)流向圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤時(shí)RSSI閾值相同的兩個(gè)位置。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。實(shí)施例如圖1和圖2所示，本發(fā)明基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless SensorNetwork，WSN)進(jìn)行礦山井下機(jī)車追蹤及車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)方法的測試支撐平臺(包括移動節(jié)點(diǎn)和信標(biāo)節(jié)點(diǎn))的節(jié)點(diǎn)類型為CrossBow公司生產(chǎn)的Mica系列節(jié)點(diǎn)，如Mica2、MicaZ等，基站采用CrossBow 公司生產(chǎn)的MIB510板。該機(jī)制為基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的礦山井下機(jī)車追蹤及車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)提供了一種有效的方法。盡管移動節(jié)點(diǎn)和信標(biāo)節(jié)點(diǎn)采用相同類型的硬件平臺，系統(tǒng)可以通過加載不同的軟件以實(shí)現(xiàn)不同的功能。具體跟蹤和統(tǒng)計(jì)步驟如下步驟1 根據(jù)機(jī)車的長度、巷道長度以及傳感器節(jié)點(diǎn)的傳輸半徑，確定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的間距，在巷道中布置信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。另一方面，在機(jī)車頭尾各布置一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，用來測算機(jī)車所帶車廂數(shù)目；步驟2 每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)送探測消息包，該消息包中包括了該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的ID ；步驟3 移動節(jié)點(diǎn)接收這些探測消息包，根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)包，來計(jì)算相應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)RSSI信息，機(jī)尾的移動節(jié)點(diǎn)將兩個(gè)最大的RSSI信息極其相應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID封裝起來發(fā)送給機(jī)頭節(jié)點(diǎn)；機(jī)頭節(jié)點(diǎn)將其自身的信息與接收到的機(jī)尾信息封裝在一起進(jìn)行廣播；步驟4 機(jī)尾節(jié)點(diǎn)接收到上述消息之后直接丟棄該消息，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到上述消息之后進(jìn)行路由，直至服務(wù)器；步驟5 服務(wù)器將收集到的所有RSSI信息及信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID進(jìn)行分析處理，并根據(jù)這些RSSI信息以及信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置來對每個(gè)移動節(jié)點(diǎn)的進(jìn)行追蹤(使用兩個(gè)最大的RSSI信息來確定機(jī)車頭尾在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的左側(cè)還是右側(cè)進(jìn)行精確定位)，接著計(jì)算機(jī)車所帶車廂數(shù)量(通過前面的精確定位來對數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算)。[0035]通過確定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的間距布置信標(biāo)節(jié)點(diǎn)后，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)送探測信息，移動節(jié)點(diǎn)收集這些探測消息，計(jì)算信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的RSSI信息，取其中最大的兩個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)極其 RSSI信息。機(jī)尾移動節(jié)點(diǎn)并它的信息發(fā)送給機(jī)頭移動節(jié)點(diǎn)，機(jī)頭移動節(jié)點(diǎn)將兩節(jié)點(diǎn)的所有信息組裝成數(shù)據(jù)包廣播給信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，通過多條無線路由或者有線網(wǎng)絡(luò)傳遞給服務(wù)器，服務(wù)器綜合處理這些RSSI信息，根據(jù)這些信息計(jì)算每個(gè)移動節(jié)點(diǎn)所在的位置，也由此可以獲得機(jī)車所在位置及機(jī)車攜帶的車廂數(shù)量。本實(shí)施例中為了提高追蹤的精度，同時(shí)控制追蹤的成本，在機(jī)車的頭尾部分各布置一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。接下來，需要確定信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的間距以便布置信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。以下對該步驟進(jìn)行詳細(xì)描述1.預(yù)處理在預(yù)處理過程中，主要是進(jìn)行如下處理1. 1閾值的測定依據(jù)RSSI與這些閾值的比較結(jié)果，來判斷移動節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離關(guān)系；1.2巷道內(nèi)通信半徑的測定通過大量的測試，測出無線傳感器節(jié)點(diǎn)在巷道中的通信半徑R ；1.3信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間距設(shè)定假定巷道長度為LH，機(jī)車長度(無車廂)為LC，如圖1所示。在實(shí)際情況中，巷道比較窄且矮，因此相對于R、LH、LC來說，圖1中的H可忽略不計(jì)，由此可以得知為了保證移動節(jié)點(diǎn)始終在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍內(nèi)，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間距ST = LC+2R。R 為傳感器傳輸半徑。在一條直的巷道中，在巷道起始出布置一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，然后每隔ST即布置一個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，直到巷道尾部。如巷道出現(xiàn)分叉的情況，那么在分叉出需要布置多個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，有N個(gè)分叉，即布置N+1個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。1. 4配置文件處理配置文件中包含了巷道中信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際位置和信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)際距離。2.信標(biāo)節(jié)點(diǎn)探測數(shù)據(jù)包發(fā)送每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性發(fā)送探測信息數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為<ID，目標(biāo)地址〉。其中，ID為該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的ID，用來標(biāo)識該消息的來源；目標(biāo)地址為BCAST，意味消息發(fā)送方式為廣播。3.移動節(jié)點(diǎn)3. 1探測信息接收移動節(jié)點(diǎn)接收到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的探測信息，并由此計(jì)算相應(yīng)的RSSI值。每個(gè)移動節(jié)點(diǎn)保留兩個(gè)最大的RSSI值信息及其相應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID。3. 2機(jī)尾移動節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)尾移動節(jié)點(diǎn)將它計(jì)算到的RSSI信息封裝在一起，發(fā)送給機(jī)頭的移動節(jié)點(diǎn)。封裝后的信息數(shù)據(jù)包格式為<ID_END，RE_1, IDE_1, RE_2, IDE_2, ID_HEAD>，其中ID_END是機(jī)尾移動節(jié)點(diǎn)的ID，RE_1為最大的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)RSSI值，IDE_1為該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID，RE_2為最二大的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)RSSI值，IDE_2為該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID，ID HEAD為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址。3. 3機(jī)頭節(jié)點(diǎn)接收機(jī)尾節(jié)點(diǎn)信息機(jī)頭節(jié)點(diǎn)接收到機(jī)尾節(jié)點(diǎn)信息時(shí)，將其自身的信息也封裝到數(shù)據(jù)包中，具體格式為:<ID_HEAD，RE_1，IDE_1，RE_2，IDE_2，RH_1，IDH_1，RH_2，IDH_2，BCAST〉，其中 ID_HEAD 為機(jī)頭節(jié)點(diǎn)的ID，RH_1為由機(jī)頭節(jié)點(diǎn)計(jì)算的最大信標(biāo)節(jié)點(diǎn)RSSI值，IDH_1為該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID，RH_2為最二大的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)RSSI值，IDH_2為該信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID，BCAST為廣播地址。信息封裝完成后，機(jī)頭節(jié)點(diǎn)將廣播該消息。3. 4機(jī)尾節(jié)點(diǎn)接收到上述的廣播消息之后直接丟棄，不進(jìn)行任何其他處理；4.信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到上述的廣播消息之后，將該消息中的數(shù)據(jù)進(jìn)行路由和轉(zhuǎn)發(fā)，其目標(biāo)地址為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)接收到數(shù)據(jù)后，立刻將其傳遞給服務(wù)器；5.服務(wù)器處理RSSI信息5. 1接收RSSI信息包當(dāng)服務(wù)器接收到RSSI信息包時(shí)，將數(shù)據(jù)包中的RE_1，IDE_1, RE_2, IDE_2, RH_1, IDH_1, RH_2, IDH_2信息讀取出來，進(jìn)行處理判斷。5. 2 追蹤在預(yù)處理過程中，本發(fā)明已經(jīng)測定了閾值(假設(shè)閾值分別為A1,……An)。本發(fā)明依據(jù)讀取到的RSSI值和閾值來判斷移動節(jié)點(diǎn)所在位置。5. 2. 1確定信標(biāo)位置由于RSSI的標(biāo)量性質(zhì)，本發(fā)明知道信標(biāo)節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的RSSI值是對稱的，因此本發(fā)明需要確定機(jī)車是在信標(biāo)的左側(cè)還是右側(cè)。首先，IDH_1告訴本發(fā)明距機(jī)頭最近的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)。 如果IDE_2等于IDH_1，那么機(jī)頭的位置在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)IDH_1的右側(cè)；如果IDH_2等于IDE_1， 那么機(jī)頭的位置在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)IDH_1的左側(cè)。由此本發(fā)明大致確定了機(jī)車的大概位置。5. 2. 2確定機(jī)車所在位置首先本發(fā)明用如下判斷來確定機(jī)頭所在位置If RH_1 > A1,那么將機(jī)頭定位在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)IDH_1 (A0)；If A2 < RH_1 < A1，那么將機(jī)頭定位在A1的位置；......If Alrl < RH_1 < An,那么將機(jī)頭定位在An的位置使用同樣的判斷條件確定機(jī)尾所在的位置。假設(shè)機(jī)頭的位置為(IDHAi),機(jī)尾的位置為(IDE_1，Aj)，那么將機(jī)車定位在Ai和Aj的中間位置。5. 2. 3獲取機(jī)車攜帶的車廂數(shù)量步驟5. 2. 2已經(jīng)計(jì)算得到機(jī)頭和機(jī)尾的位置，然后本發(fā)明讀取配置文件，依據(jù)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)際距離(無論巷道是直線還是曲線)，由此可以獲知整個(gè)機(jī)車包括車廂的長度，假設(shè)每節(jié)車廂的長度為LP，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)IDH_1和IDE_1之間的距離為LB，機(jī)頭定位在 Ai (距離信標(biāo)節(jié)點(diǎn)IDH_1距離為LH)，機(jī)尾定位在A^ (距離信標(biāo)節(jié)點(diǎn)IDE_1距離為LE)，本發(fā)明使用如下方法計(jì)算車廂數(shù)量(不失一般性，本發(fā)明假設(shè)機(jī)車行進(jìn)方向?yàn)閺淖笾劣?If機(jī)頭和機(jī)尾均定位在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)左側(cè)，THEN車廂數(shù)量C為(LB+LE_LC_LH)/LP。此時(shí)，C未必為整數(shù)，本發(fā)明取C為不小于該數(shù)值的最小整數(shù)；If機(jī)頭和機(jī)尾均定位在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)右側(cè)，THEN車廂數(shù)量C為(LB+LH_LC_LE) /LP。此時(shí)，C未必為整數(shù)，本發(fā)明取C為不小于該數(shù)值的最小整數(shù)；If機(jī)頭定位在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)左側(cè)且機(jī)尾定位在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)右側(cè)，THEN車廂數(shù)量C為 (LB-LC-LH-LE)/LP。此時(shí)，C未必為整數(shù)，本發(fā)明取C為不小于該數(shù)值的最小整數(shù)；If機(jī)頭定位在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)右側(cè)且機(jī)尾定位在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)左側(cè)，THEN車廂數(shù)量C為 (LB+LH+LE-LC)/LP。此時(shí)，C未必為整數(shù)，本發(fā)明取C為不大于該數(shù)值的最大整數(shù)。[0075]至此，本發(fā)明完成了對機(jī)車的追蹤及車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)。圖2示例了本方法的數(shù)據(jù)流向。信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)送探測包，機(jī)尾將信息發(fā)送給機(jī)頭，機(jī)頭將RSSI信息廣播給信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，信標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包之后，通過鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)向服務(wù)器傳遞，服務(wù)器接收數(shù)據(jù)包之后，計(jì)算當(dāng)前機(jī)車位置。具體的，首先由信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期性地發(fā)送探測包。然后，移動節(jié)點(diǎn)收集到該探測消息時(shí)，就計(jì)算相應(yīng)的RSSI值。機(jī)尾移動節(jié)點(diǎn)將最大的兩個(gè)RSSI值及相應(yīng)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID封裝在一起發(fā)送給機(jī)頭節(jié)點(diǎn)。機(jī)頭移動節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包之后，將其自身計(jì)算的兩個(gè)最大RSSI值、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID與接收到的信息封裝起來，并廣播給信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，然后通過信標(biāo)節(jié)點(diǎn)路由至服務(wù)器。服務(wù)器在接收到數(shù)據(jù)包后，將其中的RSSI信息及節(jié)點(diǎn)ID信息提取出來。首先進(jìn)行雙重RSSI定位信息通過交叉對比機(jī)頭和機(jī)尾的RSSI信息，確定機(jī)車在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的左右位置(如圖3所示，圖中顯示RSSI閾值相同的兩個(gè)位置，因此首先需要區(qū)分機(jī)車在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的左側(cè)還是右側(cè)，否則，定位誤差較大)，為后面的精確定位提供了保障；然后進(jìn)行細(xì)粒度定位，對機(jī)頭和機(jī)尾的位置分別定位，最后取其平均，得出中間位置機(jī)尾機(jī)車中部所在位置。接下來使用車頭和車尾的位置，可以計(jì)算機(jī)車攜帶的車廂數(shù)目。該方法可以實(shí)現(xiàn)1.機(jī)車攜帶車廂數(shù)量統(tǒng)計(jì)通過車頭和車尾的位置定位，能夠獲知機(jī)車上的車廂數(shù)量，能夠?yàn)榈V山資產(chǎn)管理提供支持；2.雙重RSSI定位信息通過交叉對比機(jī)頭和機(jī)尾的RSSI信息，確定機(jī)車在信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的左右位置，為下一步的精確追蹤提供了保障；3.細(xì)粒度追蹤在本方法中，通過前期的預(yù)處理可以獲得不同位置的RSSI值，再結(jié)合移動節(jié)點(diǎn)收集到的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)RSSI信息，可以對機(jī)頭和機(jī)尾的位置分別定位，最后取其平均，將得到的位置定位為機(jī)車中部所在的位置，這種方法進(jìn)一步降低了追蹤誤差。上述實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤系統(tǒng)，包括分別固定安裝在機(jī)車上隨機(jī)車移動的傳感器節(jié)點(diǎn)作為移動節(jié)點(diǎn)、沿礦山井下的巷道布置的傳感器節(jié)點(diǎn)作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括服務(wù)器，所述移動節(jié)點(diǎn)、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，所述信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期地發(fā)送探測信息數(shù)據(jù)，并接收由移動節(jié)點(diǎn)生成的定位信息，將定位信息組裝成路由數(shù)據(jù)包通過無線路由或者有線網(wǎng)絡(luò)傳遞給服務(wù)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤系統(tǒng)，其特征在于所述移動節(jié)點(diǎn)分別設(shè)置在機(jī)車頭部和機(jī)車尾部。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種非接觸式礦山井下機(jī)車追蹤系統(tǒng)，包括分別固定安裝在機(jī)車上隨機(jī)車移動的傳感器節(jié)點(diǎn)作為移動節(jié)點(diǎn)、沿礦山井下的巷道布置的傳感器節(jié)點(diǎn)作為信標(biāo)節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括服務(wù)器，所述移動節(jié)點(diǎn)、信標(biāo)節(jié)點(diǎn)和服務(wù)器構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，所述信標(biāo)節(jié)點(diǎn)周期地發(fā)送探測信息數(shù)據(jù)，并接收由移動節(jié)點(diǎn)生成的定位信息，將定位信息組裝成路由數(shù)據(jù)包通過無線路由或者有線網(wǎng)絡(luò)傳遞給服務(wù)器。該方法通過雙重RSSI定位信息，實(shí)現(xiàn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的粗粒度定位，通過閾值的測量與估計(jì)，采用平均的手段，實(shí)現(xiàn)對機(jī)車的細(xì)粒度定位，而且通過計(jì)算獲得機(jī)車上車廂的數(shù)目。
文檔編號H04W64/00GK202026470SQ201120149729
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者張銀東, 徐宏力, 趙賀楠, 黃劉生 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)蘇州研究院