Vol. 45 No. 2 Apr.2018
矿业安全与环保
MINING SAFETY & ENVIRONMENTAL PROTECTION
第45卷第2期 2018年4月
汪金花，郭云飞，吴兵，等.基于GRPM井下定位的地磁匹配研究与分析[J].矿业安全与环保，2018,45(2);6-10 文章编号：1008-4495(2018)02000605
基于GRPM井下定位的地磁匹配研究与分析
汪金花，郭云飞，昊兵，张博（华北理工大学，河北唐山063210）
摘要：为了解决无电、无网络情况下并下人员逃生定位和救援导航的难题，架构了井下地磁与 RFID射频结合的井下定位方法GRPM(Geomagnetic andRadioPositioningMethod）。分析了井下巷道地磁数据带状连续、区域易突变的特点，选取地磁平均值、标准差、峰态系数、粗糙度适配性指标，进行典型巷道区城的适配性评价。在适配区内开展均方差相关（MSD）、归一化积相关（NPROD），以及基于 Hausdorf距离相关（HD)的定位匹配对比试验和基于等值域匹配的效果分析。试验结果表明：标准差、粗程度指标适合巷道定位造配性评价，分析准确。基于1~2倍等值域的NPROD匹配模型适合并下人员动态行走定位，匹配速度较快，满足精确定位要求。
关键词：井下定位；GRPM；地磁定位；适配性评价指标；适配性分析；匹配算法；等值线匹配
中图分类号：TD76
文献标志码：A
Research and Analysis of Geomagnetic Matching Based on GRPM Underground Positioning
WANG Jinhua, GUO Yunfei, WU Bing, ZHANG Bo
( Norrh China Unirersily of Science and Technolog), Tangshan 063210, China)
Abstract : In order to solve the problem that miner is difficult to escape or be reseued without the electricity or network GRPM ( Geomagnetic and Radio Positioning Method) , a underground location method was constructed by combine underground geomagnetism with RFID radio frequency. It analyzed the
geomagnetic data in underground tunnel, which have the
characleristics of banded continuous and regional abrupt change. The suitability evaluation of typical roadway was carried out with some index such as the geomagnetic mean value, standard deviation and kurtosis coefficient, roughness. Location matching contrast experiment and effect analysis based on equal range malching are carried out in the adaptation zone, which about mean variance correlation ( MSD) , normalized product correlation ( NPROD) , and Hausdorf distance correlation ( HD). The results proved that the standard deviation, roughness index is suitable for the suitability evaluation of roadway location, the analysis is aceurale. The NPROD matching model based on the range of 1 times to 2 times is suitable for the underground dynamic positioning , satisfies the requirement of accurate positioning with faster matching
Keywords : underground positioning; GRPM; geomagnetic positioning : suitability evaluation index; suitability analysis ; matching algorithm; isoline matching
井下定位和紧急避险技术是实现井下安全生产和监督管理的关键保障。目前国内外如并下RFID 定位技术、ZigBee定位技术及无线网络定位技术已
收稿日期：20170511；20170906修订
基金项目：国家自然科学基金面上项目（51374089）；河北雷自然科学基金项目（E2018209345）；河北省博士研究生创新项目（CXZZBS2017123）
作者简介：汪金花（1974一），女，新疆伊翠人，教投，颈士生导师，现从事并下定位技术、井下避险GIS关键技术及3S 技术在窦发公共事件预测预警与智能决策方面的研究工作。 Email:jinhua66688@ 126. com。
·6· 万方数据
经应用成熟(1-3)，这类监督管理井下定位系统，主要依赖电源网络，一且井下突发险情或网络中断，遇险和救援人员的定位和避险导航就会受到限制。地磁定位技术源于1960年，一直应用于武器的导航定位、战场电磁信息对抗等军事方面。近几年，民用的地磁定位技术正在起步，国内外一些学者开展了相关的基础研究[4-9]。余秋星利用内置磁力仪进行了某大厦内部定位实验3；谢宏伟进行了地磁技术室内定位的实验分析[6]；张文杰开展了基于RFID和地磁场联合的室内定位技术研究了；郭鹏杰进行了智能小车地磁定位控制和规划的仿真实验"}；汪金