【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矿井定位，具体涉及一种基于fab-gru模型的矿井下可见光定位系统。
技术介绍
1、地下矿山环境存在着对人员定位和通信的需求，以确保工作人员的安全和高效的生产管理；其中，人员安全是矿山作业的首要关注点，准确的人员定位系统可以及时发现和响应潜在的安全风险，因此相关企业和机构对这类技术的需求十分迫切；
2、授权公告号为cn112887912b的中国专利公开了一种矿井人员定位系统及定位方法，包括标识卡；uwb定位基站；uwb信标；所述标识卡处于低频信号范围内时，所述标识卡用于接收所述uwb信标所发射的低频载波信号，并定位自身所处的液压支架编号；所述uwb定位基站用于获取所述标识卡所对应的液压支架编号，并根据所述标识卡所对应的液压支架编号、液压支架的宽度以及所述uwb定位基站所处液压支架编号定位所述标识卡的相对于该uwb定位基站的距离和方位；使用无线电频谱的rfid技术或者uwb技术；这些无线定位系统易受地下矿山环境和设备的电磁干扰，导致定位精度较差，使其难以完全适用于矿下环境。而可见光通信技术具有低功耗、高精度、不受电磁干扰的优势，在地下环境中表现出色。
3、因此现有技术中存在的问题是：如何提出一种在矿井不受电磁干扰、可靠性较高的定位系统。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于fab-gru模型的矿井下可见光定位系统，旨在提出一种在矿井不受电磁干扰、可靠性较高的定位系统。
2、本专利技术使用的技术方案如下：一种基于fab-gru模型
3、接收端单元用于接收可见光发射端单元发送id信息和rss信号，对id信息进行解码，获得解码后的id信息；对rss信号的电压信号转换为光强的功率信息，同时获取姿态角信息；将解码后的id信息、光强的功率信息与姿态角信息传递给处理定位单元；
4、处理定位单元与接收端单元通信连接，用于基于解码后的id信息、rss信号的功率信息与姿态角信息，确定接收端单元的地理位置坐标信息。
5、进一步，可见光发射端单元包括恒流驱动电路模块、直流降压电路模块、发送端主控，mos管开关电路模块与led灯；
6、恒流驱动电路模块用于与外界220v电源连接，并将输入的交流电源转换为led所需的恒定直流电流输出；
7、直流降压电路模块与恒流驱动电路模块的输出端连接，直流降压电路模块的输出端与发送端主控的电源板接口连接，直流降压电路模块用于将恒流驱动电路模块输出的恒定直流电流降压降压至5v，为发送端主控供电；
8、发送端主控与mos管开关电路模块连接，发送端主控通过控制高低电平来控制mos管开关电路模块中mos管的通断；
9、led灯通过mos管开关电路模块与恒流驱动电路模块连接；恒流驱动电路模块输出的恒定直流电流为led灯供电。
10、进一步，恒流驱动电路模块包括恒流驱动芯片，恒流驱动芯片的输出端设有交流桥电路，交流桥电路用于将220v交流电转化为直流电，恒流驱动芯片的输出端设有变压器，变压器用于将转化后的直流电降压到led灯对应的电压范围。
11、进一步，发送端主控用于向led灯发送不同脉冲宽度的高低电平，每个led灯具有唯一的id信息，id信息包括引导码、ledid识别码和停止码，ledid识别码是由多个0码和1码构成，0码以间隔为20μs，脉宽为20μs、周期为40μs；1码以间隔为20μs，脉宽为40μs、周期为60μs；引导码以间隔为20μs，脉宽为60μs、周期为80μs；结束码以间隔为20μs，脉宽为60μs、周期为100μs。
12、进一步，ledid识别码和停止码之间设有crc码。
13、进一步，接收端单元包括光电探测器采集电路模块、放大电路模块、放大和滤波电路模块、接收端主控、姿态传感器电路模块、wifi电路模块；
14、光电探测器采集电路模块设有多个；其中的一个光电探测器采集电路模块与放大电路模块连接，用于接收id信息，并将id信息传递给放大电路模块；其余的光电探测器采集电路模块与放大和滤波电路模块，用于接收rss信号，并将rss信号传递给放大和滤波电路模块；
15、放大电路模块的输入端与一个光电探测器采集电路模块连接，放大电路模块的输出端与接收端主控的连接，放大电路模块用于对id信息进行放大，获得放大后的id信息；
16、放大和滤波电路模块与光电探测器采集电路模块连接，放大和滤波电路模块的输出端与接收端主控的模数转换电路连接；放大和滤波电路模块用于对rss信号进行滤波和放大处理；获得滤波放大后的rss信号；
17、姿态传感器电路模块与接收端主控连接，用于获取矿工的姿态角信息；接收端主控；接收端主控用于通过定时器对放大后的id信息的脉冲的边沿进行检测，获取脉冲的高道平持续时间，按照id编码协议进行解码，获得解码后的id信息；
18、接收端主控用于将滤波放大后的rss信号的电压信号转换为rss信号的功率信息；将姿态角信息、rss信号的功率信息、解码后的id信息通过wifi电路模块传递给处理定位单元。
19、wifi电路模块与接收端主控连接，用于与处理定位单元通信连接；
20、电源模块，用于对接收端单元供电，可以为锂电池供电或usb供电
21、进一步，处理定位单元中存储有与led灯id信息对应的id和位置映射表，处理定位单元用于：
22、接收基于解码后的id信息、rss信号的功率信息与姿态角信息，
23、根据id信息和通过id和位置映射表查询led灯的位置坐标x0,y0；
24、将rss信号的功率信息与姿态角信息输入预设的fab-gru模型中，获得相对于led灯的位置坐标x1,y1；
25、确定接收端单元的地理位置坐标信息x0+x1,y0+y1。
26、进一步，fab-gru模型包括一个输入层、上子臂网络、下子臂网络及两个输出层，上子臂网络、下子臂网络的输入端均与输入层连接，上子臂网络、下子臂网络的输出端分别连接一个输出层；上子臂网络用于对rss信号的功率信息进行特征提取；下子臂网络用于对姿态角信息进行特征提取。
27、进一步，上子臂网络、下子臂网络结构相同，包括一层reshape层、两层bigru层、一层dropout层、一层dense层；reshape层用于将二维数据转换为三维数据；两层bigru层用于对特征提取；dropout层将神经元的激活值按照一定概率停止工作；dense层用于转化输出的数据形状格式。
28、本专利技术所达到的有益效果为：处理定位单元首先使用id信息确定矿工所在区域中led灯的位置坐标的位置；然后围绕该灯通过处理定位单元确定人员的相对位置；最后可得到人员的具体位置；矿下可见光定位系统利用光信号在矿井中传播，并通过接收器捕获这些信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，包括可见光发射端单元、接收端单元及处理定位单元；用于发送ID信息和RSS信号；
2.根据权利要求1所述的一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述可见光发射端单元包括恒流驱动电路模块、直流降压电路模块、发送端主控，MOS管开关电路模块与LED灯；
3.根据权利要求2所述的一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述恒流驱动电路模块包括恒流驱动芯片，恒流驱动芯片的输出端设有交流桥电路，交流桥电路用于将220V交流电转化为直流电，恒流驱动芯片的输出端设有变压器，变压器用于将转化后的直流电降压到LED灯对应的电压范围。
4.根据权利要求2所述的一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述发送端主控用于向LED灯发送不同脉冲宽度的高低电平，每个LED灯具有唯一的ID信息，ID信息包括引导码、LEDID识别码和停止码，LEDID识别码是由多个0码和1码构成，0码以间隔为20μs，脉宽为20μs、周期为40μs；1码以间隔为
5.根据权利要求4所述的一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述LEDID识别码和停止码之间设有CRC码。
6.根据权利要求1所述的一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述
7.根据权利要求1所述的一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述理定位单元中存储有与LED灯ID信息对应的ID和位置映射表，处理定位单元用于：
8.根据权利要求7所述的一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述FAB-GRU模型包括一个输入层、上子臂网络、下子臂网络及两个输出层，上子臂网络、下子臂网络的输入端均与输入层连接，上子臂网络、下子臂网络的输出端分别连接一个输出层；上子臂网络用于对RSS信号的功率信息进行特征提取；下子臂网络用于对姿态角信息进行特征提取。
9.根据权利要求8所述的一种基于FAB-GRU模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述上子臂网络、下子臂网络结构相同，包括一层Reshape层、两层BiGRU层、一层Dropout层、一层Dense层；Reshape层用于将二维数据转换为三维数据；两层BiGRU层用于对特征提取；Dropout层将神经元的激活值按照一定概率停止工作；Dense层用于转化输出的数据形状格式。
...【技术特征摘要】
1.一种基于fab-gru模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，包括可见光发射端单元、接收端单元及处理定位单元；用于发送id信息和rss信号；
2.根据权利要求1所述的一种基于fab-gru模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述可见光发射端单元包括恒流驱动电路模块、直流降压电路模块、发送端主控，mos管开关电路模块与led灯；
3.根据权利要求2所述的一种基于fab-gru模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述恒流驱动电路模块包括恒流驱动芯片，恒流驱动芯片的输出端设有交流桥电路，交流桥电路用于将220v交流电转化为直流电，恒流驱动芯片的输出端设有变压器，变压器用于将转化后的直流电降压到led灯对应的电压范围。
4.根据权利要求2所述的一种基于fab-gru模型的矿井下可见光定位系统，其特征在于，所述发送端主控用于向led灯发送不同脉冲宽度的高低电平，每个led灯具有唯一的id信息，id信息包括引导码、ledid识别码和停止码，ledid识别码是由多个0码和1码构成，0码以间隔为20μs，脉宽为20μs、周期为40μs；1码以间隔为20μs，脉宽为40μs、周期为60μs；引导码以间隔为20μs，脉宽为60μs、周期为80μs；结束码以间隔为20μs，脉宽为60μs、周期为100μs。
5....
【专利技术属性】
技术研发人员：秦岭，杨武举，胡伟健，李灵芳，杜永兴，胡晓莉，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：
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