1.一种云计算数据下的矿井移动目标定位系统,其特征是:所述系统的地面监控中心、数据中继服务器、外部大数据存储中心以及光纤数据转换模块安装在煤矿井上,外部大数据存储中心与云计算系统连接;云计算系统通过Internet网与数据中继服务器连接;地面监控中心和光纤数据转换模块均与数据中继服务器连接;
系统还包括设在井下巷道中的无线-光纤信号转换模块和WIFI指纹定位基站,三轴地磁传感器、捷联惯导系统以及WIFI指纹定位传感器安装在移动目标载体上;所述的三轴地磁传感器测量的地磁信息、捷联惯导系统测量移动目标的加速度和角速度信息以及WIFI指纹定位传感器测量的WIFI信号均通过相应的无线信号发送模块将数据传送到对应的无线-光纤信号转换模块,然后利用光纤将定位信息通过光纤数据转换模块传输到数据中继服务器中;数据中继服务器连接地面监控中心并将接收到的定位信息通过Internet网发送给设置在远端的云计算系统,云计算系统实时处理定位信息,云管理模块控制存储服务器将数据运算中心结算好的定位数据发送给与云计算系统连接的外部大数据存储中心。
2.根据权利要求1所述的一种云计算数据下的矿井移动目标定位系统,其特征在于:所述的云计算系统包括云管理模块、数据运算处理中心以及存储服务器,云计算系统接收来自Internet网的定位数据,通过云管理模块将数据传送到数据运算处理中心,然后云管理模块控制存储服务器将数据运算处理中心解算好的定位数据发送给与云计算系统连接的外部大数据存储中心;处理完成的数据也通过云管理模块利用Internet网传输给远端的用户。
3.根据权利要求1所述的一种云计算数据下的矿井移动目标定位系统,其特征在于:所述的三轴地磁传感器在定位初始阶段测量定位区域巷道的三轴地磁信号并结合位置参考点建立巷道地磁数据库存储在外部大数据存储中心;在定位阶段三轴地磁传感器实时测量移动目标所在位置的地磁信号,并通过网络实时传输到云计算系统,通过云计算系统与大数据存储中心的地磁数据库进行模式信息匹配,得到移动目标的地磁位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种云计算数据下的矿井移动目标定位系统,其特征在于:所述的WIFI指纹定位基站根据信号覆盖原则安装布置在巷道里,确保在定位区域的任何一个位置至少都可以接收到三个WIFI信号;所述的WIFI指纹定位传感器在定位初始阶段,测量定位区域巷道的WIFI信号,并且通过WIFI指纹定位基站的信号唯一标识功能确定接收信号的基站编号以及位置信息,结合WIFI指纹定位传感器的位置参考点建立WIFI指纹库,并根据定位精度要求和WIFI信号分辨率对定位区域的WIFI指纹库进行网格划分,将上述信息保存在外部大数据存储中心;所述的WIFI指纹定位传感器在定位阶段实时测量移动目标所在位置的WIFI信号,并通过光纤和网络将数据上传至云计算系统,通过云计算系统与大数据存储中心带网格划分的WIFI指纹库进行模式信息匹配,确定移动目标所在的WIFI网格,最终确定移动目标的位置信息。
5.一种云计算数据下的矿井移动目标定位方法,其特征在于:所述的定位方法,具体步骤如下:
(1)已知位置的WIFI指纹定位基站安装在定位区域的巷道中,WIFI信号覆盖整个定位区域;
(2)三轴地磁传感器采集定位区域的地磁信号,并结合参考三轴地磁传感器采集定位区域位置信息进行参考地磁数据处理,将地磁定位信息上传到云计算系统构建地磁背景场单元存入外部大数据存储中心;WIFI指纹定位传感器测量定位区域的WIFI信号,并结合参考WIFI指纹定位传感器测量定位区域位置信息进行参考WIFI信号数据处理,并上传到云计算系统构建WIFI指纹库进行网格划分后存入到外部大数据存储中心;
(3)捷联惯导系统测量定位初始参考点的惯性信息进行捷联惯导初始对准;所述的云计算系统进行系统初始化;
(4)捷联惯导系统实时测量移动目标的加速度和角速度信息,并通过网络上传至云计算系统;三轴地磁传感器测量移动目标所在位置的地磁信号并通过网络上传至云计算系统;WIFI指纹定位传感器测量移动目标所在位置的WIFI信号并通过网络上传至云计算系统;
(5)云计算系统接收到捷联惯导系统测量移动目标的加速度和角速度信息,通过在云计算系统中的数据运算处理中心对移动目标加速度和角速度进行捷联惯导位置解算,得到移动目标的位置和姿态;云计算系统接收到三轴地磁传感器测量的移动目标所在位置的地磁信息并根据存储在外部大数据存储中心的地磁背景场单元进行模式信息匹配得到位置信息;云计算系统接收到WIFI指纹定位传感器测量的移动目标所在区域的WIFI信号并根据上传到外部大数据存储中心的WIFI指纹库进行模式匹配得到移动目标的位置信息;
(6)将在云计算系统中计算得到的捷联惯导定位位置信息和姿态信息、地磁定位位置信息以及WIFI指纹定位位置信息一起送入数据融合处理模块,最后得到融合了三种定位方法精确的移动目标位置姿态信息;
(7)对融合后的位置姿态信息通过云管理模块存入外部大数据存储中心以及将数据传输到井上的地面监控中心显示输出;在下一个定位更新时刻重复上述步骤(4)—(7)。