【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于定位設備，特別涉及一種礦用uwb雙通道定位接近保護裝置及方法。
技術介紹
1、煤礦井下人員定位系統又稱煤礦井下人員位置監測系統、煤礦井下作業人員管理系統，監測井下人員位置，具有攜卡人員出/人井時刻、重點區域出/人時刻，限制區域出/人時刻、工作時間、井下和重點區域人員數量、井下人員活動路線等監測、顯示、打印、儲存、查詢、報警、管理等功能
2、煤礦井下車輛、裝置設備在移動過程中，受到周圍粉塵環境影響，容易出現視覺盲區，造成人員或設備接近碰撞，損害人員生命財產安全。
3、現有煤礦井下人員定位系統已經逐漸普及所有礦井，部分礦井采用多個uwb測距基站進行設備圍欄接近保護，這種方法容易出現誤告警，缺少對于接近對象的方向判斷，對于駕駛員進行危險判斷不直觀。
技術實現思路
1、針對上述存在的問題，本專利技術的目的是提供一種礦用uwb雙通道定位接近保護裝置。
2、本專利技術的技術方案是：一種礦用uwb雙通道定位接近保護裝置，包括：
3、mcu處理單元，具有處理器、時鐘芯片；
4、uwb測距測向單元，有兩個，兩個所述uwb測距測向單元均與所述處理器通信連接，所述時鐘芯片將時間信息輸入到兩個uwb測距測向單元中以用于兩個uwb測距測向單元時鐘同步；兩個uwb測距測向單元構成雙通道陣列天線，兩個uwb測距測向單元的安裝間距為雙通道陣列天線的無線電波的波長的一半；兩個uwb測距測向單元均用于與待測的標簽uwb通訊連接以對標簽進行測距；
5、接口單元，其包括：通信接口，用于與本地終端連接并將測距、測向信息發送給本地終端處理顯示；報警輸出接口，用于與報警裝置連接以進行報警；控制接口，用于與采掘設備進行連接。
6、進一步地，兩個所述uwb測距測向單元相對設置，兩個uwb測距測向單元與處理器、時鐘芯片的連接走線相對稱。
7、更進一步地，所述uwb測距測向單元基于spi接口與mcu處理單元進行通信連接。
8、進一步地，所述時鐘芯片采用tcxo時鐘芯片；所述tcxo時鐘芯片通過xtal晶振輸出接口將時間信息輸入到uwb測距測向單元當中。
9、更進一步地，所述通信接口基于以太網或485口與本地終端進行通信連接并將測距、測向信息發送給本地終端處理顯示。
10、進一步地，所述報警輸出接口基于pwm輸出，對報警裝置進行控制輸出。
11、進一步地，所述控制接口通過繼電器控制與挖掘設備進行連接。
12、一種礦用uwb雙通道定位接近保護方法，利用所述定位接近保護裝置對標簽進行定位，當標簽接近定位裝置時進行預警；進行定位的方法包括：
13、兩個uwb測距測向單元構成的雙通道陣列天線的間距d為半個無線電波的波長，即標簽發送信號到達兩個天線的相位差在-180°-180°內；
14、獲取兩個天線接收信號到達時間差δt，根據下式(1)求取到達相位差δφ，
15、δφ＝2π×δt×f?????????????????????????(1)；
16、其中，δφ為達相位差，δt為兩個天線接收信號到達時間差，f為接收信號頻率；
17、根據下式(2)計算兩個天線接收發射點的距離值p，
18、p＝λ×δφ/2π?????????????????????????(2)；
19、其中，p為兩個天線接收發射點的距離值，λ為天線波長；
20、基于tof測距算法得到距離r，然后根據下式(3)、(4)分別計算得到坐標數據x、坐標數據y，即得到標簽的坐標(x，y)，其中，該坐標以定位裝置為原點；
21、x2＝r2-y2??????????????????????(3)，
22、y2＝(r-p)2-(x-d)2???????????????????(4)；
23、其中，x表示標簽所處位置的橫坐標，y表示標簽所處位置的縱坐標。
24、進一步地，獲取兩個天線接收信號到達時間差δt是通過讀取uwb測距測向單元的uwb芯片寄存器0x15數值，然后測得兩個天線接收信號到達時間差。
25、進一步地，基于tof測距算法得到距離r的具體步驟為：
26、假設發射時刻為t1，接收時刻為t2，根據下式(5)計算得到距離r，
27、r＝c×(t2-t1)?????????????????????(5)；
28、其中，r為距離，c為光速，t1為發射時刻，t2為接收時刻。
29、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
30、本專利技術采用uwb雙模組測距，可實現單個基站實現井下標簽的定位，其中，利用時鐘芯片實現高精準同步時鐘，進而實現uwb測距測向單元高效同步，并且設計兩個uwb測距測向單元的安裝間距為雙通道陣列天線的無線電波的波長的一半，實現對標簽進行定位。將本專利技術裝置應用于礦井下，實現井下設備移動過程的接近防護，提供實時距離、方向告警信息，為進一步提高接近防護效率提供數據支撐；同時減少定位基站數量，采用單臺裝置即可實現整個設備的接近防護，實現了單基站進行井下標簽定位的功能。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種礦用UWB雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種礦用UWB雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，兩個所述UWB測距測向單元相對設置，兩個UWB測距測向單元與處理器、時鐘芯片的連接走線相對稱。
3.如權利要求2所述的一種礦用UWB雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，所述UWB測距測向單元基于SPI接口與MCU處理單元進行通信連接。
4.如權利要求1所述的一種礦用UWB雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，所述時鐘芯片采用TCXO時鐘芯片；所述TCXO時鐘芯片通過XTAL晶振輸出接口將時間信息輸入到UWB測距測向單元當中。
5.如權利要求1所述的一種礦用UWB雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，所述通信接口基于以太網或485口與本地終端進行通信連接并將測距、測向信息發送給本地終端處理顯示。
6.如權利要求1所述的一種礦用UWB雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，所述報警輸出接口基于PWM輸出，對報警裝置進行控制輸出。
7.如權利要求1所述的一種礦用UWB雙通道定位接近保護裝置，
8.一種礦用UWB雙通道定位接近保護方法，其特征在于，利用權利要求1～7任一所述定位接近保護裝置對標簽進行定位，當標簽接近定位裝置時進行預警；進行定位的方法包括：
9.如權利要求8所述的一種礦用UWB雙通道定位接近保護方法，其特征在于，獲取兩個天線接收信號到達時間差Δt是通過讀取UWB測距測向單元的UWB芯片寄存器0x15數值，然后測得兩個天線接收信號到達時間差。
10.如權利要求8所述的一種礦用UWB雙通道定位接近保護方法，其特征在于，基于TOF測距算法得到距離r的具體步驟為：
...【技術特征摘要】
1.一種礦用uwb雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，包括：
2.如權利要求1所述的一種礦用uwb雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，兩個所述uwb測距測向單元相對設置，兩個uwb測距測向單元與處理器、時鐘芯片的連接走線相對稱。
3.如權利要求2所述的一種礦用uwb雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，所述uwb測距測向單元基于spi接口與mcu處理單元進行通信連接。
4.如權利要求1所述的一種礦用uwb雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，所述時鐘芯片采用tcxo時鐘芯片；所述tcxo時鐘芯片通過xtal晶振輸出接口將時間信息輸入到uwb測距測向單元當中。
5.如權利要求1所述的一種礦用uwb雙通道定位接近保護裝置，其特征在于，所述通信接口基于以太網或485口與本地終端進行通信連接并將測距、測向信息發送給本地終端處理顯示。
<...【專利技術屬性】
技術研發人員：李赟，劉亞，李志華，王永建，張曉琳，李麗，楊昆，
申請(專利權)人：北斗天地股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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