一种基于双天线的定位分站、定位方法及装置

技术领域

本发明属于矿用定位技术领域，涉及一种基于双天线的定位分站、定位方法及装置。

背景技术

目前矿井人员定位技术正在从区域定位技术向精确定位技术过渡，区域定位技术为基站接收到定位卡信号则认为定位卡在该区域内，而精确定位可以定位出人员在井下巷道中的具体位置，精确定位技术的底层方法为定位卡和定位基站之间的测距，在井下巷道中，基站难以判定定位卡在基站的哪个方向。

为了解决定位卡的精确定位问题，相关技术中提供了一种基于双基站联合判定的方式，需要对每两台或多台基站进行分组配对，并需要配置配对的基站的坐标或者距离，然后上位机对基站上报的定位卡距离信息进行配对，通过算法计算出定位卡的具体位置。

这种基于双基站联合判定定位卡位置的方式，需要采用两台或多台基站进行联合定位，配置较为繁琐，井下需要布置大量的基站才能进行全覆盖；用于计算过程中的数据都需要上传到上位机，消耗了大量网络资源，且由于定位算法在上位机上计算，当井下定位卡较多，数据量较大时，上位机压力较大。

发明内容

为了解决相关技术中的利用双基站联合判定定位卡位置时，导致配置繁琐、需要大量基站全覆盖、网络资源消耗大且上位机计算压力较大的问题，本申请提供了一种基于双天线的定位分站、定位方法及装置。具体技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种基于双天线的定位分站，所述定位分站包括控制器、正向无线通信核心板、负向无线通信核心板、正向天线、负向天线和两根馈线，其中：

所述正向无线通信核心板和所述负向无线通信核心板分别通过插针方式插在所述控制器的插槽上；

所述正向天线通过一根馈线连接到所述正向无线通信核心板上；

所述负向天线通过一根馈线连接到所述负向无线通信核心板上。

第二方面，本申请还提供了一种基于双天线的定位方法，采用如第一方面提供的定位分站，所述定位方法包括：

获取所述正向无线通信核心板对所述正向天线覆盖范围内各个定位卡进行测距的正向测距信息，所述正向测距信息包括定位卡的卡号以及所述正向天线与所述定位卡之间的正向距离；

获取所述负向无线通信核心板对所述负向天线覆盖范围内各个定位卡进行测距的负向测距信息，所述负向测距信息包括定位卡的卡号以及所述负向天线与所述定位卡之间的负向距离；

对同一张卡号的正向距离和负向距离进行配对；

对于每一张卡号，将所述卡号对应的正向距离和负向距离作为预存的方向判定算法的输入参数，计算出具备所述卡号的定位卡的定位方向和定位距离。

可选的，在所述计算出具备所述卡号的定位卡的定位方向和定位距离之后，所述方法还包括：

根据已存的所述卡号的预测信息对所述定位方向和所述定位距离进行修正。

可选的，所述根据已存的所述卡号的预测信息对所述方向和所述定位距离进行修正，包括：

读取预存的所述卡号的预测信息中的预测方向以及预测距离；

在计算出的所述卡号的方向与读取的所述预测方向相同时，则利用读取的所述预测距离对所述计算出的具备所述卡号的定位卡的定位距离进行修正。

可选的，在所述利用读取的所述预测距离对所述计算出的具备所述卡号的定位卡的预测距离进行修正之后，所述方法还包括：

将所述定位方向、所述修正后的定位距离以及对应的所述卡号作为一组对应关系存入历史定位信息数据库中；

利用定位预测模型以及所述历史定位信息数据库对所述卡号下一次的定位信息进行预测，得到与所述卡号对应的下一组预测方向和预测距离；

将所述卡号、所述下一组预测方向和预测距离作为一组对应关系进行存储。

第三方面，本申请还提供了一种基于双天线的定位装置，所述定位装置包括：

第一获取模块，被配置为获取所述正向无线通信核心板对所述正向天线覆盖范围内各个定位卡进行测距的正向测距信息，所述正向测距信息包括定位卡的卡号以及所述正向天线与所述定位卡之间的正向距离；

第二获取模块，被配置为获取所述负向无线通信核心板对所述负向天线覆盖范围内各个定位卡进行测距的负向测距信息，所述负向测距信息包括定位卡的卡号以及所述负向天线与所述定位卡之间的负向距离；

配对模块，被配置为对同一张卡号的正向距离和负向距离进行配对；

计算模块，被配置为对于每一张卡号，将所述卡号对应的正向距离和负向距离作为预存的方向判定算法的输入参数，计算出具备所述卡号的定位卡的定位方向和定位距离。

可选的，所述装置还包括：

修正模块，被配置为根据已存的所述卡号的预测信息对所述定位方向和所述定位距离进行修正。

可选的，所述修正模块，包括：

读取单元，被配置为读取预存的所述卡号的预测信息中的预测方向以及预测距离；

修正单元，被配置为在计算出的所述卡号的方向与读取的所述预测方向相同时，则利用读取的所述预测距离对所述计算出的具备所述卡号的定位卡的定位距离进行修正。

可选的，所述装置还包括：

第一存储模块，被配置为将所述定位方向、所述修正后的定位距离以及对应的所述卡号作为一组对应关系存入历史定位信息数据库中；

预测模块，被配置为利用定位预测模型以及所述历史定位信息数据库对所述卡号下一次的定位信息进行预测，得到与所述卡号对应的下一组预测方向和预测距离；

第二存储模块，被配置为将所述卡号、所述下一组预测方向和预测距离作为一组对应关系进行存储。

本申请至少可以实现如下有益效果：

通过在定位分站上设置双天线，获取双天线对具有同一个卡号的定位卡的测距信息，结合两个测距信息进行计算，确定具备该卡号的定位卡的方向和距离，可以实现精确定位，由于仅需要在同一个定位分站，即可实现对定位卡的定位，配置简单，减少了定位成本，且由于不再将数据上报给上位机进行计算，提高了定位效率。

另外，通过对计算得到的定位卡的方向和距离进行修正，可以得到更为精确的定位信息。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请一个实施例中提供的基于双天线的定位分站的结构示意图；

图2是本申请一个实施例中提供的基于双天线的定位方法的方法流程图；

图3是本申请另一个实施例中提供的基于双天线的定位方法的方法流程图；

图4A是本申请一个实施例中提供的基于双天线的定位装置的结构示意图；

图4B是本申请另一个实施例中提供的基于双天线的定位装置的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例中提供的基于双天线的定位分站的结构示意图，本申请提供的基于双天线的定位分站一般可以理解为井下基站，本申请中对井下基站进行了硬件和软件改进，硬件上设置了两组天线以及与天线对应的无线通信核心板。具体的，定位分站可以包括控制器10、正向无线通信核心板20、负向无线通信核心板30、正向天线40、负向天线50和两根馈线60。

所述正向无线通信核心板20和所述负向无线通信核心板30分别通过插针方式插在所述控制器10的插槽上；所述正向天线40通过一根馈线60连接到所述正向无线通信核心板20上；所述负向天线50通过一根馈线60连接到所述负向无线通信核心板30上。

图2是是本申请一个实施例中提供的基于双天线的定位方法的方法流程图，本申请提供的定位方法采用如权利要求1所述的定位分站，该定位方法可以包括如下步骤：

步骤201，获取正向无线通信核心板对正向天线覆盖范围内各个定位卡进行测距的正向测距信息；

这里所讲的正向测距信息包括定位卡的卡号以及正向天线与定位卡之间的正向距离。

定位卡一般是井下人员随身携带的定位标识卡或信息化矿灯，定位卡的卡号用于唯一标识定位卡。

正向无线通信核心板可以将需要发送给定位卡的数据转换为可供正向天线发射的信号，正向天线将信号发送给定位卡。

通常在定位卡测距时，定位卡可以对定位分站进行探测，定位分站正向天线和负向天线分别接收定位卡通过UWB信道发送的探测请求，正向天线将探测请求发送给正向无线通信核心板，正向无线通信核心板对探测请求进行解析，获取相关信息，比如定位卡的卡号、探测请求的发送时间戳，探测请求被正向天线接收到时的接收时间戳等。正向无线通信核心板根据探测请求的发送时间戳和接收时间戳计算正向天线和定位卡之间的距离，这里将该距离记为正向距离。

步骤202，获取负向无线通信核心板对负向天线覆盖范围内各个定位卡进行测距的负向测距信息。

这里所讲的负向测距信息包括定位卡的卡号以及负向天线与定位卡之间的负向距离。

类似的，定位分站正向天线和负向天线分别接收定位卡通过UWB信道发送的探测请求，负向天线将探测请求发送给负向无线通信核心板，负向无线通信核心板对探测请求进行解析，获取相关信息，比如定位卡的卡号、探测请求的发送时间戳，探测请求被负向天线接收到时的接收时间戳等。负向无线通信核心板根据探测请求的发送时间戳和接收时间戳计算负向天线和定位卡之间的距离，这里将该距离记为负向距离。

显然，获取正向距离和负向距离的方式还可以采用其他计算方式，比如常见的TOF(英文全称:TimeofFlight，中文：飞行时间)测距等，这里就不再一一列举。

步骤203，对同一张卡号的正向距离和负向距离进行配对；

在实际应用中，在同一时间段，有会较多的定位卡进行探测，对应的，定位分站上的正向天线和负向天线会收到较多的定位卡发送过来的数据，为了便于确定某个定位卡的定位信息，需要对同一张卡号的正向距离和负向距离进行配对，即将卡号、与该卡号对应的正向距离、与该卡号对应的负向距离作为一组对应关系进行配对存储。

步骤204，对于每一张卡号，将该卡号对应的正向距离和负向距离作为预存的方向判定算法的输入参数，计算出具备该卡号的定位卡的定位方向和定位距离。

对于每一张卡号，将该卡号对应的正向距离和负向距离作为方向判定算法的输入参数，方向判定算法则可以计算出具备该卡号的定位卡相对于本地(即定位分站)的定位方向和定位距离。

综上所述，本申请提供的基于双天线的定位方法，通过在定位分站上设置双天线，获取双天线对具有同一个卡号的定位卡的测距信息，结合两个测距信息进行计算，确定具备该卡号的定位卡的方向和距离，可以实现精确定位，由于仅需要在同一个定位分站，即可实现对定位卡的定位，配置简单，减少了定位成本，且由于不再将数据上报给上位机进行计算，提高了定位效率。

在一种可能的实现方式中，为了更近一步的提高定位卡定位信息的精度，本申请在步骤204之后，还可以根据已存的该卡号的预测信息对计算出的定位方向和定位距离进行修正，请参见图3所示，其是本申请另一个实施例中提供的基于双天线的定位方法的方法流程图，本申请提供的定位方法还可以包括如下步骤：

步骤205，读取预存的该卡号的预测信息中的预测方向以及预测距离；

步骤206，在计算出的该卡号的方向与读取的预测方向相同时，则利用读取的预测距离对计算出的具备该卡号的定位卡的定位距离进行修正。

为了便于下一步的预测，在修正之后，还可以根据修正后的数据进行下一步预测，对应的，本申请提供的定位方法还可以包括如下步骤：

步骤207，将定位方向、修正后的定位距离以及对应的卡号作为一组对应关系存入历史定位信息数据库中；

步骤208，利用定位预测模型以及历史定位信息数据库对该卡号下一次的定位信息进行预测，得到与该卡号对应的下一组预测方向和预测距离；

历史定位信息数据库中存储有各个卡号以及卡号对应的历史定位信息。

步骤209，将该卡号、下一组预测方向和预测距离作为一组对应关系进行存储。

综上所述，本申请提供的基于双天线的定位方法，通过对计算得到的定位卡的方向和距离进行修正，可以得到更为精确的定位信息。

图4A是本申请一个实施例中提供的基于双天线的定位装置的结构示意图，本申请提供的基于双天线的定位装置可以通过软件、硬件或软硬件结合的方式实现，该定位装置可以包括：第一获取模块410、第二获取模块420、配对模块430和计算模块440。

第一获取模块410可以被配置为获取所述正向无线通信核心板对所述正向天线覆盖范围内各个定位卡进行测距的正向测距信息，所述正向测距信息包括定位卡的卡号以及所述正向天线与所述定位卡之间的正向距离；

第二获取模块420可以被配置为获取所述负向无线通信核心板对所述负向天线覆盖范围内各个定位卡进行测距的负向测距信息，所述负向测距信息包括定位卡的卡号以及所述负向天线与所述定位卡之间的负向距离；

配对模块430可以被配置为对同一张卡号的正向距离和负向距离进行配对；

计算模块440可以被配置为对于每一张卡号，将所述卡号对应的正向距离和负向距离作为预存的方向判定算法的输入参数，计算出具备所述卡号的定位卡的定位方向和定位距离。

在一种可能的实现方式中，请参见图4B所示，其是本申请另一个实施例中提供的基于双天线的定位装置的结构示意图，该定位装置还可以包括：修改模块450。

该修正模块450可以被配置为根据已存的所述卡号的预测信息对所述定位方向和所述定位距离进行修正。

可选的，修正模块450可以包括：读取单元451和修正单元452。

读取单元451可以被配置为读取预存的所述卡号的预测信息中的预测方向以及预测距离；

修正单元452可以被配置为在计算出的所述卡号的方向与读取的所述预测方向相同时，则利用读取的所述预测距离对所述计算出的具备所述卡号的定位卡的定位距离进行修正。

仍旧参见图4B所示，该定位装置还可以包括：第一存储模块460、预测模块470和第二存储模块480。

第一存储模块460，被配置为将所述定位方向、所述修正后的定位距离以及对应的所述卡号作为一组对应关系存入历史定位信息数据库中；

预测模块470，被配置为利用定位预测模型以及所述历史定位信息数据库对所述卡号下一次的定位信息进行预测，得到与所述卡号对应的下一组预测方向和预测距离；

第二存储模块480，被配置为将所述卡号、所述下一组预测方向和预测距离作为一组对应关系进行存储。

综上所述，本申请提供的基于双天线的定位装置，通过在定位分站上设置双天线，获取双天线对具有同一个卡号的定位卡的测距信息，结合两个测距信息进行计算，确定具备该卡号的定位卡的方向和距离，可以实现精确定位，由于仅需要在同一个定位分站，即可实现对定位卡的定位，配置简单，减少了定位成本，且由于不再将数据上报给上位机进行计算，提高了定位效率。

另外，通过对计算得到的定位卡的方向和距离进行修正，可以得到更为精确的定位信息。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。