【摘 要】
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三维地理信息系统(3DGIS)是智慧矿山的重要组成部分,人员定位系统作为3DGIS平台的核心,对煤矿的日常运营和安全管理起着重要的作用。我国煤矿企业广泛使用3DGIS平台历史较短,相应平台大多不够成熟。在山东某煤矿企业使用的3DGIS平台(H平台)日常运行中,发现该平台的人员定位系统中存在人员定位偏离巷道、历史轨迹穿模等问题。此类问题不仅会对管理人员造成困扰,更可能引起系统的误判断、误操作,对煤矿
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三维地理信息系统(3DGIS)是智慧矿山的重要组成部分,人员定位系统作为3DGIS平台的核心,对煤矿的日常运营和安全管理起着重要的作用。我国煤矿企业广泛使用3DGIS平台历史较短,相应平台大多不够成熟。在山东某煤矿企业使用的3DGIS平台(H平台)日常运行中,发现该平台的人员定位系统中存在人员定位偏离巷道、历史轨迹穿模等问题。此类问题不仅会对管理人员造成困扰,更可能引起系统的误判断、误操作,对煤矿的安全生产是一个重大隐患。针对上述问题,本文以H平台为例开展了以下工作:(1)针对平台中人员定位偏离巷道的问题,以基于几何的地图匹配算法为基础,结合煤矿井下UWB定位系统的误差特征,提出一种基于圆弧投影的地图匹配算法。首先,通过定位点组成的轨迹线计算出当前基站位置。其次,以基站为球心,定位点与基站距离为半径构建球体。最后,将球体与巷道的交点作为该定位点的匹配点。同时,利用候选集和加速策略提升了算法的匹配效率。实验结果证明,该算法在煤矿井下巷道中有较好的匹配精度和匹配效率。(2)针对平台中因定位数据缺失导致历史轨迹穿模的问题,提出一种基于数据融合的低采样率地图匹配算法。首先,将原始的轨迹按照连通性分成多个子轨迹,对每段子轨迹使用基于圆弧投影的地图匹配算法,将所有定位点匹配到巷道之内。其次,计算出各段子轨迹之间时间约束下的k最短路径作为候选路径集。然后,以出行习惯和时间匹配度为指标进行数据融合。最后,选择融合值最大的路径为匹配路径,对定位点进行补充。相比于传统的低采样率地图匹配算法,该算法充分考虑了时空约束和个人历史数据,提升了路径匹配精度。同时根据煤矿井下巷道的区域性特征,使用Floyd算法计算出各个巷道间的最短路径并对结果进行持久化,提升了路径匹配效率。实验结果证明,该算法在煤矿井下缺失数据路段上的匹配精度优于同类算法。(3)使用微服务架构对H平台进行了无感知升级。经测试,本文算法模块运行稳定,匹配效果良好。
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