活设置报警区域、停机区域、操作区域的距离范围，对进入锚点测量范围之内的终端进 行定位，计算得到终端同设备之间的距离，进而根据该距离信息进行所属区域划分，最后根 据控制策略进行相应输出。
[0034] 本系统的定位依靠TW-TOF方法实现，定位方法进行如下假设（参见附图4):
[0035] 1)将4锚点假设为平面、矩形布置（实际安装时，非平面、非矩形不受影响，只要确 定其相对几何关系即可）；
[0036] 2)假设人员位于AB-侧（位于哪一侧中央控制器软件程序能够自行判断，其他侧 同理）。
[0037] 当仅有1个锚点探测到活动终端，根据距离信息可以直接做出决策；当有多于2个 锚点探测到活动终端时，中央控制器根据锚点的接收信号强度指示和信号到达时间差数据 对信号进行判别，挑选出较优（距离信息最可靠）的2个锚点进行计算。
[0038] 定位方法按照以下步骤进行：
[0039] 1)2个锚点测得的活动终端距离分别为rl、r2,以锚点为圆心，rl、r2为半径做圆。 两圆会有2个交点，且2个交点对称分布于线段AB的两侧，由于一侧为机身，该侧的交点可 直接去除；
[0040] 2)根据rl、r2,计算出人员位置距离线段AB、AD的距离分别为dl、d2 ;
[0041 ] 3) dl、d2即为坐标系中的人员终端位置坐标，利用最小二乘、几何质心等算法对多 组数据进行滤波，以减小测量误差；
[0042] 4)根据dl、d2、rl、r2、L，即可对终端所属区域进行识别。
[0043] 如在驾驶室中增加了另外的锚点设备，则中央处理器除进行上述判定外，还额外 对驾驶室中的锚点设备进行定位判断，如此锚点设备附近有人员存在，则判定驾驶室中有 工作人员，如此锚点设备附近无人员存在，则判定驾驶室中无工作人员；当判定驾驶室中无 工作人员时，则车辆整体停机，从根源上断绝意外事故的发生。
[0044] 区域识别方法按照如下步骤进行（参见附图5,各区域以不同深浅来区分）：
[0045] 操作区域：距离驾驶室锚点0? 5米；
[0046] 停机区域：1. 5米（该值根据实际安装位置应调整，如当人员位于连采机后方T2 处时，停机区域距离应为1.5+L'米，L'为锚点距离连采机后方边缘距离）；
[0047] 报警区域：1. 5~4. 5米（该值根据实际安装位置应调整，如当人员位于连采机后 方T2处时，报警区域距离应为1.5+L'米）。
[0048] 假设终端位于AB上侧（当终端位于其他位置可同理推断）。根据余弦定理有
[0050] 若a大于90 °，则终端位置位于AD左侧，否则位于AD右侧。
[0051] 按照以下规则进行判断识别：
[0052] 表1区域识别方法
[0057] 以上所述，仅为本发明专利较佳的【具体实施方式】，但本发明专利的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于煤矿井下的基于超宽带技术的人员接近监测系统，其特征在于：所述人员 接近监测系统包括车载部分和人员终端部分， 所述车载部分包括中央控制器、光报警单元、设备控制单元和多台锚点设备；所述中央 控制器与所述光报警单元、所述设备控制单元、所述锚点设备通过总线进行通讯，多台所述 锚点安装于井下各设备机身周围； 所述人员终端部分包括终端定位节点和终端CPU， 所述人员终端部分为双天线设计，在人员矿灯处及矿灯电池处均集成天线。2. 如权利要求1所述的人员接近监测系统，其特征在于：所述车载部分还包括另外的 锚点设备，所述另外的锚点设备设置在车辆的驾驶室中。3. 如权利要求1所述的人员接近监测系统，其特征在于：所述车载部分设置在煤矿井 下移动设备上，所述人员终端部分设置在工人矿灯上。4. 如权利要求1所述的人员接近监测系统的实现方法，其特征在于： 包括人员定位方法、区域识别方法、决策控制方法。5. 如权利要求1所述的人员接近监测系统的实现方法，其特征在于： 当仅有1个锚点探测到人员终端部分时，根据距离信息直接做出决策；当有多于2个锚 点探测到人员终端部分时，中央控制器根据锚点的接收信号强度指示和信号到达时间差数 据对信号进行判别，挑选出距离信息最可靠的2个锚点进行计算； 计算包括以下步骤： 1) 2个锚点测得的活动终端距离分别为rl、r2,以锚点为圆心，rl、r2为半径做圆。两 圆会有2个交点，且2个交点对称分布于线段AB的两侧，由于一侧为机身，该侧的交点可直 接去除； 2) 根据rl、r2,计算出人员位置距离线段AB、AD的距离分别为dl、d2 ; 3) (dl，d2)即为坐标系中的人员终端位置坐标，利用算法对多组数据进行滤波，以减小 测量误差。6. 如权利要求6所述的实现方法，其特征在于： 利用人员距离移动设备机身的距离信息进行区域划分，设置成安全区域、报警区域、停 机区域、操作区域。7. 如权利要求7所述的实现方法，其特征在于： 判断出设备周围的人员位置后，根据其位置信息对其所属区域进行相应的区域识别和 决策控制： 1) 终端节点位于报警区域时，控制移动设备和终端节点双向报警； 2) 终端节点位于停机区域时，控制移动设备和终端节点双向报警，并控制设备立即停 机；若设备未启动，则控制设备不能启动； 3) 终端节点位于操作区域和安全区域时，系统无动作。
【专利摘要】本发明涉及一种煤矿井下的人员接近监测系统和其实现方法，尤其涉及一种基于超宽带技术进行煤矿工作面复杂环境下实时人员接近监测的系统及方法。系统包括机载部分和人员终端部分。机载部分安装于井下各移动设备或车辆机身，按照一定距离信息预先划分出安全区域、报警区域、停机区域。人员终端部分集成于人员矿灯上。机载部分实时探测设备周围的移动终端情况，基于超宽带定位技术实现人员的位置感知，进而对人员相对于设备的所属区域进行识别，针对进入不同的区域的人员进行相应的控制决策输出，控制设备的启停，从而保证人员的人身安全。
【IPC分类】G01S5/02
【公开号】CN105068044
【申请号】CN201510368158
【发明人】李首滨, 魏冠伟, 张守祥, 向虎, 田成金, 耿相奎, 王凯
【申请人】北京天地玛珂电液控制系统有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月26日