一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗系统与方法技术方案

本发明专利技术专利公开一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗系统，包括定位基站、读卡器和车皮标识卡；读卡器设置在机车车头；车皮标识卡包括MCU主控制器以及分别与MCU主控制器电性连接的运动状态检测模块、发射功率控制模块和定位模块选通电路，定位模块选通电路电性连接有RFID定位模块和UWB定位模块；运动状态检测模块检测车皮运动状态并发送给MCU主控制器；MCU主控制器根据所述车皮运动状态控制所述定位模块选通电路，选择启动或停止所述RFID定位模块和UWB定位模块；RFID定位模块与所述读卡器通信；UWB定位模块与所述定位基站通信；MCU主控制器控制所述发射功率控制模块调整无线射频发射功率。本方案解决了煤矿车皮标识卡高精度和低功耗难以同时兼容的问题。精度和低功耗难以同时兼容的问题。精度和低功耗难以同时兼容的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗系统与方法


[0001]本专利技术属于无线通信网络领域，涉及井下精确定位系统的功率管理，具体涉及一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗系统与方法。

技术介绍

[0002]矿井人员和车辆精确定位是矿井安全生产和应急救援等工作的需要。矿井巷道错综复杂，井下人员车辆流动性大，矿石运输车辆及通勤车辆频繁出入井下，因此为矿山安全生产，满足高效快捷的要求，解决井下交通事故的频发的状况，更好的调度指挥矿井下人员作业，自动控制井下车辆运行，所以运用井下车辆定位系统，保证车辆及人员的安全。
[0003]煤矿井下车皮，如翻斗式矿车、固定车厢式矿车、材料车、平板车、双卸式矿车、底卸式矿车等具有纯机械装置无供电接口、数量多、停放分散、滞留超时、运输环节多、难以回收重复使用、无人管理的难点。
[0004]目前市场针对煤矿井下车皮精确定位的产品多借用于车辆标识卡及人员标识卡，由于应用场景不同，其维护工作量比较大，功耗大，更换电池或充电频繁，完全不能满足实际应用，。主要表现在：(1)采用区域定位技术，功耗低，但定位精度差，无法准确掌握车皮井下具体位置；(2)采用精确定位技术，功耗高，一次性电池使用寿命不长，充电电池频繁充电维护工作量大。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗系统及方法，解决现有煤矿车皮无法同时兼顾高精度定位和低功耗的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗系统，包括定位基站、读卡器和车皮标识卡；所述读卡器设置在机车车头；所述车皮标识卡包括MCU主控制器以及分别与所述MCU主控制器电性连接的运动状态检测模块、发射功率控制模块和定位模块选通电路，所述定位模块选通电路电性连接有RFID定位模块和UWB定位模块；
[0008]所述运动状态检测模块检测车皮运动状态，并将所述车皮运动状态传输给所述MCU主控制器；
[0009]所述MCU主控制器根据所述车皮运动状态控制所述定位模块选通电路，选择启动或停止所述RFID定位模块和UWB定位模块；所述RFID定位模块与所述读卡器通信；所述UWB定位模块与所述定位基站通信；所述MCU主控制器控制所述发射功率控制模块调整无线射频发射功率。
[0010]名词解释：
[0011]RFID：Radio Frequency Identification，无线射频；
[0012]UWB：Ultra Wide Band，超宽带。
[0013]一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗方法，基于煤矿车皮精确定位标识卡降低
功耗系统，具体包括：
[0014]当所述读卡器上电时，所述定位基站与所述读卡器建立通信定位网络二；
[0015]当所述运动状态检测模块检测到车皮运动时，所述MCU主控制器控制定位模块选通电路启动RFID定位模块，所述RFID定位模块向读卡器RFID天线发送入网请求，所述读卡器接收到入网请求后给车皮标识卡分配测距时序，建立通信定位网络一，同时读卡器绑定车皮标识卡信息。
[0016]本方案在车皮随车头运动的状态下，车皮标识卡只需启动RFID定位模块即可实现对车皮间接进行UWB精确定位测距。
[0017]进一步，当所述运动状态检测模块检测到车皮静止时，即T1时刻，所述MCU主控制器控制定位模块选通电路启动UWB定位模块，所述UWB定位模块向所述定位基站发起入网请求；T2时刻，定位基站接收到入网请求，给车皮标识卡分配测距时序，建立通信定位网络三。
[0018]由于此时车皮处于静止状态，不需要实时精确定位测距，MCU主控制器将UWB定位模块测距周期调大，通过定位基站对车皮直接精确定位测距；根据检测车皮运动状态自适应匹配定位网络在保证定位精度的同时将功耗降到了最低，从而延长车皮标识卡电池使用寿命。
[0019]进一步，T3时刻，车皮标识卡接收到定位基站发送的入网成功响应后，在测距时序内，UWB定位模块向定位基站发送测距信息；
[0020]T4时刻，定位基站接收到测距信息后，回复测距成功响应；
[0021]T5时刻，车皮标识卡记录UWB定位模块测得的距离值D1与接收信号强度值R2；MCU主控制器根据接收信号强度值R2控制发射功率控制电路调整UWB定位模块发射功率值，然后UWB定位模块再次向定位基站发送测距信息；
[0022]T6时刻，定位基站接收测距信息后，回复测距成功响应；
[0023]T7时刻，车皮标识卡记录UWB定位模块测得的距离值D2，将D2与D1进行比较，若在误差范围内，即测距成功。
[0024]因为车皮静止一般时间比较长，本方案根据测距结果自适应调整无线射频发射功率的方式可以大大降低标识卡功耗。
[0025]进一步，在所述T7时刻中，若将D2与D1进行比较后，不在误差范围内，则测距失败，返回T5时刻，重新调整标识卡UWB定位模块发射功率值，重复T5～T7，直至测距成功。
[0026]本方案能够确保实现巷道壁的定位基站对车皮直接精确定位测距，从而使根据测距接收信号强度值(RSSI值)自适应调整无线射频发射功率降低功耗部分顺序进行。
[0027]本专利技术的有益效果在于：
[0028]本专利技术通过两种途径降低标识卡功耗，包括标识卡根据不同运动状态自适应匹配定位网络降低功耗和通过测距RSSI值自适应调整无线射频发射功率降低功耗，两种方法均不降低车皮定位精度，但可以延长标识卡电池使用寿命，真正实现井下车皮精确定位电池免维护，解决实际现场煤矿井下各种矿车车皮长时间闲置、中途滞留超时、丢失、物料运输目的地不明确、到达时间进度无法跟踪等难以管控的问题，提高车皮井下辅助运输效率和周转率，为智能矿山安全生产建设提供技术支撑。
[0029]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可
以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0030]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0031]图1为本专利技术的低功耗车皮精确定位标识卡原理框图；
[0032]图2为本专利技术的标识卡自适应匹配定位网络示意图；
[0033]图3为本专利技术的自适应调整无线射频发射功率测距流程示意图。
具体实施方式
[0034]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗系统，其特征在于：包括定位基站、读卡器和车皮标识卡；所述读卡器设置在机车车头；所述车皮标识卡包括MCU主控制器以及分别与所述MCU主控制器电性连接的运动状态检测模块、发射功率控制模块和定位模块选通电路，所述定位模块选通电路电性连接有RFID定位模块和UWB定位模块；所述运动状态检测模块检测车皮运动状态，并将所述车皮运动状态传输给所述MCU主控制器；所述MCU主控制器根据所述车皮运动状态控制所述定位模块选通电路，选择启动或停止所述RFID定位模块和UWB定位模块；所述RFID定位模块与所述读卡器通信；所述UWB定位模块与所述定位基站通信；所述MCU主控制器控制所述发射功率控制模块调整无线射频发射功率。2.一种煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗方法，其特征在于：基于煤矿车皮精确定位标识卡降低功耗系统，具体包括：当所述读卡器上电时，所述定位基站与所述读卡器建立通信定位网络二；当所述运动状态检测模块检测到车皮运动时，所述MCU主控制器控制定位模块选通电路启动RFID定位模块，所述RFID定位模块向读卡器RFID天线发送入网请求，所述读卡器接收到入网请求后给车皮标识卡分配测距时序，建立通信定位网络一，同时读卡器绑定车皮标识卡信息。3.根据权利要求2所述的煤矿车皮精确定位...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴剑波，王飞，刘亚辉，郭江涛，胡亮，谭凯，饶兴鑫，黄友胜，田军，温贤培，赵光绪，贺奎，胡宇，邵严，任高建，张金豪，马书敏，周代勇，刘芬，林引，
申请(专利权)人：中煤科工集团重庆研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：