專利名稱：一種適用于定位的煤礦井下通信終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于煤礦類產(chǎn)業(yè)井下通訊及定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于定位的煤礦井下通信終端。
背景技術(shù)：
煤礦類產(chǎn)業(yè)中，井下的作業(yè)環(huán)境往往比較陰暗和狹窄，路徑也錯綜復(fù)雜，因此，在工作過程中的通信以及獲取工人位置就顯得尤其重要，可以保障井下作業(yè)的順利進(jìn)行。同時，由于井下環(huán)境普遍較為惡劣，水、火、瓦斯、冒頂?shù)炔话踩蛩丶拔镔|(zhì)較多，再加上人員、設(shè)備的流動性大，因此當(dāng)遇到礦井突發(fā)事故，由于通信網(wǎng)絡(luò)不暢、通信手段單一、網(wǎng)絡(luò)承受能力差等因素，往往造成地面層與地下層之間、地下層與地下層之間信息不通，地面領(lǐng)導(dǎo)指揮不靈，極易造成重大事故損失。而發(fā)生重大事故時，對事故發(fā)生地點和井下人員地點的定位就顯得尤其重要，直接關(guān)系到搶救工作的順利與否。就現(xiàn)有技術(shù)而言，井下的通信終端及通信系統(tǒng)不在少數(shù)，其通信功能都已經(jīng)較為完善，但是真正具備定位功能，并能夠和人員定位系統(tǒng)結(jié)合在一起的礦用通信終端還并沒有從有關(guān)的材料及專利中得到明確的公開。因此，如能提供具備定位功能的井下通信終端，即省去了專門購置定位裝置的昂貴成本，又可以有效解決現(xiàn)有井下作業(yè)所面臨的困難。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高了安全性能，具備定位功能的煤礦井下通信終端，尤其是提供了一種手機(jī)作為通信終端。本實用新型的通信終端，除了能與市面上所推出的一般井下移動通信終端一樣實現(xiàn)基本的通話、短信等功能外，還具備定位的功能。所述的定位功能是指在地面指揮中心和井下的無線基站的配合下，對通信終端所在位置進(jìn)行定位的功能。具體的，本實用新型通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn):—種適用于定位的煤礦井下通信終端，包括用于整體控制的中央控制單元、用于給各個單元提供電源的電源管理單元、用于通過無線射頻技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)出或接收射頻信號的無線通信單元、用于聲音處理的語音處理單元、用于實現(xiàn)數(shù)字/字母按鍵處理的按鍵矩陣單元、用于顯示的IXD顯示單元和用于實現(xiàn)定位功能的定位單元。其中，所述的定位單元是用于實現(xiàn)通信終端定位功能的控制模塊。通信終端周期性的搜索其周圍的無線基站，當(dāng)搜索到無線基站后獲取該無線基站的標(biāo)識信息，通信終端將無線基站的標(biāo)識信息和信號強(qiáng)度信息、通訊終端自身的標(biāo)識信息和信號強(qiáng)度信息一起發(fā)送到地面指揮中心，地面指揮中心根據(jù)上述信息計算出通信終端相對無線基站的距離，由于無線基站的位置是固定的，進(jìn)而實現(xiàn)了對通信終端的準(zhǔn)確定位功能。另外，所述電源管理單元連接有電源，所述電源可以是鋰電池；所述無線通信單元連接有天線。其中，所述 中央控制單元與電源管理單元、無線通信單元、語音處理單元、按鍵矩陣單元、IXD顯示單元和定位單元相連；另外，所述電源管理單元與無線通信單元和IXD顯示單元相連；所述無線通信單元與定位單元相連。中央控制單元包括控制芯片。無線通信單元包括主通信芯片。電源管理單元包括電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片，所述電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片、下LDO芯片之間兩兩相連。實際應(yīng)用中，本實用新型的通信終端可以是手機(jī)或其它終端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:本實用新型的通信終端能夠周期性的報告位置信息，一旦井下有險情，可以配合地面指揮中心精確地定位到求救者的位置，及時有效的展開搶險工作，能夠最大限度的降低人員傷亡和財產(chǎn)損失，同時，在正常工作過程當(dāng)中，也有助于井下作業(yè)的有效協(xié)調(diào)和監(jiān)控，有助于生廣效率的提聞。

下面將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述:圖1所示為本實用新型一實施例的系統(tǒng)單元拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實`用新型。如圖1所示為可作為本實用新型較佳實施例的一種適用于定位的煤礦井下通信終端，所述通信終端為手機(jī)。其中，中央控制單元的控制芯片為32位的ARM處理器，是整個手機(jī)終端的控制中心，可以通過24根地址線和32位數(shù)據(jù)線以及SPI，IIC，UART等接口和外圍單元模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制。在本實施例中，中央控制單元通過并行接口以總線的方式控制語音處理單元，以SPI接口和無線通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，以IIC的方式和電源管理單元進(jìn)行交互連接。此夕卜，中央控制單元與按鍵矩陣單元、IXD顯示單元和定位單元之間，通過中斷和GPIO 口來實施控制和數(shù)據(jù)交互。其中，控制芯片可通過自帶的A/D轉(zhuǎn)換接口對電源進(jìn)行檢測。所述電源為鋰電池，鋰電池通過保險絲和限流電阻與電源管理單元相連，鋰電池所提供的電力電壓通過電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片配合工作變換成符合手機(jī)要求的供電電壓。常按手機(jī)的開機(jī)鍵維持至少I秒鐘后，電源管理芯片被觸發(fā)開始工作，使下LDO芯片開始輸出，電源管理芯片同時給控制芯片提供復(fù)位信號，隨后控制芯片開始啟動并反饋信號給電源管理芯片表示輸出電壓沒有問題，電源管理芯片收到反饋信號后正常工作。其中，若電源管理芯片不能收到控制芯片的反饋信號，則切斷所有供電。在電源管理芯片和下LDO芯片打開后，手機(jī)系統(tǒng)的其它單元等待中央控制單元的命令，控制芯片依次打開電源管理芯片的其它支路、上LDO芯片和DC/DC芯片。此時電源通過電阻連到控制芯片的ADC管腳上，作為電源檢測，如電源的電壓波動范圍不在手機(jī)系統(tǒng)設(shè)定的范圍之內(nèi)，則控制芯片會通知電源管理芯片強(qiáng)行關(guān)機(jī)。而在手機(jī)系統(tǒng)正常運行過程中，若常按開機(jī)鍵至少2秒鐘，電源管理芯片則產(chǎn)生關(guān)機(jī)中斷傳送給控制芯片，控制芯片在完成相應(yīng)的電路準(zhǔn)備工作后，通知電源管理芯片關(guān)機(jī)。其中，在無線通信單元的電路中，主通信芯片為無線射頻模塊，支持IEEE802.1lb和IEEE802.llg，其中IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)是符合IEEE規(guī)范的國際標(biāo)準(zhǔn)，工作于2.4GHz免授權(quán)頻段，支持13個最大速率54Mbps的信道。主通信芯片由于集成了收發(fā)器和功放器，因此供電電壓較多且有時序要求，所以通過電源管理芯片、上LDO芯片和DC/DC芯片分別對主通信芯片進(jìn)行供電，并通過電源管理芯片和控制芯片對電源管理芯片、上LDO芯片和DC/DC芯片進(jìn)行分別控制以滿足上電時序的要求。對主通信芯片的上電完成后，要提供復(fù)位信號，其內(nèi)部上電完成后會提供高電平，該高電平經(jīng)過與門做個延時后供給，主通信芯片在收到復(fù)位信號后完成上電和啟動，開始和控制芯片通過SPI接口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時主通信芯片被成功配置之后處于收發(fā)或待機(jī)狀態(tài)。在發(fā)射狀態(tài)下，控制芯片每隔20ms從語音處理單元接收語音包，并將語音包或其它將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過SPI接口傳輸給主通信芯片，此時主通信芯片內(nèi)部進(jìn)行編碼調(diào)制，經(jīng)過內(nèi)部射頻放大器放大,并由匹配電路和濾波器處理后由天線發(fā)射出去。在接收射頻信號時，射頻信號經(jīng)過濾波器和匹配電路處理后送至主通信芯片進(jìn)行信號處理，得到數(shù)字信號，所得的數(shù)字信號由SPI接口傳送至控制芯片，控制芯片根據(jù)所接收的數(shù)字信號內(nèi)容，或發(fā)送信號至給語音處理單元，或做其它處理。按鍵矩陣單元的電路用于配合手機(jī)的按鍵控制，當(dāng)沒有任何按鍵按下時，中斷信號KEY_INT —直處于高電平狀態(tài)。當(dāng)用戶按鍵后，中斷相應(yīng)電路線路上的二極管導(dǎo)通，使中斷管腳KEY_INT變成低電平，產(chǎn)生中斷，按鍵矩陣單元將該中斷信號發(fā)送到中央控制單元。定位單元為控制模塊，定位單元周期性的產(chǎn)生搜索指令，并將搜索指令發(fā)送至無線通信單元，無線通信單元收·到搜索指令后，發(fā)送搜索無線基站的無線信號到空中，所有接收到該無線信號的無線基站會將自身的標(biāo)識信息反饋至手機(jī)。無線基站反饋給手機(jī)的標(biāo)識信息包括無線基站的MAC地址，MAC地址是無線基站的唯一標(biāo)識參數(shù)。其中，當(dāng)手機(jī)接收到無線基站反饋的標(biāo)識消息時，同步記錄該標(biāo)識消息的信號強(qiáng)度。此時，手機(jī)就收集到了其周圍能夠搜索到的無線基站的唯一標(biāo)識信息(MAC地址)和信號強(qiáng)度等隱含位置情況的信息。定位單元將手機(jī)所收集的上述信息按照預(yù)先設(shè)定的定位協(xié)議組合成對應(yīng)的定位信息，將該定位信息通過無線通信單元發(fā)送到無線基站，再由無線基站轉(zhuǎn)發(fā)至地面指揮中心。地面指揮中心收到手機(jī)所發(fā)送的定位信息后，根據(jù)其中的標(biāo)識信息確定各個固定的無線基站的具體位置，再結(jié)合各個無線基站所反饋的信號強(qiáng)度進(jìn)行常規(guī)計算，即可以得到手機(jī)的準(zhǔn)確位置信息。其中，所述預(yù)先設(shè)定的定位協(xié)議是指用來實現(xiàn)手機(jī)和地面指揮中心之間的通信手段的協(xié)議。本實施例的手機(jī)默認(rèn)每隔20秒鐘發(fā)送一次定位信息。定位信息可采用UDP協(xié)議發(fā)送到地面指揮中心，默認(rèn)UDP端口為8000。其中，定位協(xié)議可設(shè)定為下文中表I所示。
權(quán)利要求1.一種適用于定位的煤礦井下通信終端，包括中央控制單元、電源管理單元、無線通信單元、語音處理單元、按鍵矩陣單元、LCD顯示單元和定位單元；其中，電源管理單元連接有電源；無線通信單元連接有天線；同時，所述中央控制單元與電源管理單元、無線通信單元、語音處理單元、按鍵矩陣單元、LCD顯示單元和定位單元相連；另外，所述電源管理單元與無線通信單元和LCD顯示單元相連；所述無線通信單元與定位單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定位的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的中央控制單元包括控制芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定位的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的無線通信單元包括主通 信芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于定位的煤礦井下通信終端，其特征在于所述的電源管理單元包括電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片和下LDO芯片，所述電源管理芯片、DC/DC芯片、上LDO芯片、下LDO芯片之間兩兩相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求f4任一所述的適用于定位的煤礦井下通信終端，其特征在于所述通信終端為手機(jī)。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于定位的煤礦井下通信終端，包括用于整體控制的中央控制單元、用于給各個單元提供電源的電源管理單元、用于通過無線射頻技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)出或接收射頻信號的無線通信單元、用于聲音處理的語音處理單元、用于實現(xiàn)數(shù)字/字母按鍵處理的按鍵矩陣單元、用于顯示的LCD顯示單元和用于實現(xiàn)定位功能的定位單元。本實用新型的通信終端能夠周期性的報告位置信息，一旦井下有險情，可以配合地面指揮中心精確地定位到求救者的位置，及時有效的展開搶險工作，能夠最大限度的降低人員傷亡和財產(chǎn)損失，同時，在正常工作過程當(dāng)中，也有助于井下作業(yè)的有效協(xié)調(diào)和監(jiān)控，有助于生產(chǎn)效率的提高。
文檔編號H04W64/00GK203104788SQ20132008977
公開日2013年7月31日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者趙明高, 包建義, 傅小軍 申請人:杭州綠宇通信技術(shù)有限公司