基于消息复用的TOF井下精确定位技术

针对目前超宽带TOF井下精确定位技术中对称双边双向测距(SDS-TWR)方法测距效率低、扩展性差,多次回应非对称双边双向测距(ADS-TWR-MA)方法测距效率及定位系统容量仍有提升空间的问题,提出了多标签多锚节点同时测距(ADS-TWR-MTMA)方法。该方法在多次回应非对称双边双向测距(ADS-TWR-MA)方法的基础上,进一步复用非对称双边双向测距过程中的测距消息,可以让多标签与多锚节点同时进行TOF测距,在保证测距精度的前提下大大提高了测距效率和定位系统容量。在机车接近探测系统和精确定位系统中的应用验证了ADS-TWR-MTMA方法在测距消息条数、测距耗时及系统容量上均优于SDS-TWR方法和ADS-TWR-MA方法。     

基于线性调频的矿井精确定位算法

分析了基于到达时间测距方法的性能,结合煤矿井下的实际情况,采用线性调频技术构建了符合IEEE802.15.4a标准的无线通信网络,通过对称双边双方式测距方法实现了矿井的精确测距及定位系统,并在巷道内进行了测距试验。结果表明,基于线性调频技术及对称双边双方式测距的定位系统具有较好的抗电磁干扰及抗多径效应性能,网络覆盖范围大,在平直巷道内的测距可达100 m,测距精度在1.5 m以内,较好地满足了井下工作面及巷道内人员及设备精确定位的需求。     

基于测距技术的井下动目标精确定位方法

针对现有煤矿井下人员定位系统定位精度不高、不能满足精确定位场合需求的问题,提出了一种基于测距技术的井下动目标精确定位方法。该方法利用RSSI和TOF测距技术计算动目标的精确位置,在因通信障碍导致测距失败时,利用历史数据估计目标的当前位置。实验结果表明,该方法可以有效获取动目标位置,且运算复杂度低,实时性好,可用于井下精确定位等场合。     

基于无线传感器网络的煤矿井下人员定位系统设计与实现

井下人员定位系统对于提高煤炭企业的安全管理水平和应急救援水平都十分必要。现有基于RFID技术的井下人员定位系统开发受RFID技术的限制无法满足井下全方位人员定位的要求。近年来随着无线通讯技术和无线传感器网络技术的迅速发展,为研发下一代的井下人员定位系统提供了技术基础。该文针对煤矿井下人员定位的需求基于无线传感器网络技术提出了井下人员定位系统的设计方案,该方案能够实现井下人员的准确定位,有利于提升矿山企业的数字化安全管理水平。     

ZigBee技术在煤矿井下救援系统中的应用

在煤矿井下发生安全事故后,及时准确地获知井下作业人员的位置信息是至关重要的。提出了将无线传感器网络中的ZigBee技术应用于煤矿井下救援系统中,组成无线传感器网络,构建井下人员无线定位系统的设计方案。目前,井下人员定位系统已经处于调试和试运行阶段,运行效果良好。     

矿井人员位置监测技术

分析了超声波、激光、视频、惯导、计步器、无线电等矿井测距和定位技术,其中,无线电测距和定位具有定位距离远、定位误差较小、不受光照影响、受粉尘影响小、便于身份识别、系统成本较低等优点,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位。分析了UWB,ZigBee,RFID,5G,WiFi6等无线电测距和定位技术：矿用UWB具有定位距离较远、定位误差最小、成本较低等优点,宜用于矿井人员精确定位系统;矿用ZigBee具有定位距离远、定位误差较小、成本较低等优点,宜用于矿井人员定位系统等;矿用RFID具有系统成本最低等优点,宜用于煤矿井下作业人员管理系统等;矿井5G和WiFi6定位精度低于UWB,系统成本高于ZigBee,不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位系统。分析了接收的信号强度指示（RSSI）、到达时间（TOA）、到达时间差（TDOA）、双程测距（TWR）、对称双边双程测距（SDS-TWR）、到达角度（AOA）等矿井人员定位算法：RSSI定位法定位误差大,难以满足矿井人员定位和矿井人员精确定位的需求;TOA定位法要求定位卡和分站时钟计时精确并同步,定位卡和定位分站成本高,不宜用于矿井人员定位和矿井人...     

基于CSS技术的井下精确定位系统设计

针对现有井下定位系统大多只能提供区域性定位功能,无法为人员或设备提供精准、实时的位置信息的问题,提出了基于CSS技术的井下精确定位系统设计方案。该系统利用SDS-TWR定位算法和定位管理协议,在得到高定位精度的同时,不需要进行系统的时钟同步,增强了系统的可实现性和稳定性。井下测试结果表明,该系统可实现井下设备和人员的高精度定位,定位精度达到3m以内,最远传输距离达到350m。     

改进型DS-TWR的UWB煤矿井下定位方法研究

提出基于改进双边双程测距算法的超宽带煤矿井下定位系统,对双边双程测距算法进行了优化,实现了标签和多个基站同时测距,缩短了测距时间,加快了定位速度;采用卡尔曼滤波对测量到的距离进行滤波处理,提高了测距的精度和稳定性。实验结果表明,定位系统的定位精度可达到厘米级,在模拟煤矿井下环境中(地下通道),平均误差在20 cm内,最小误差为11.06 cm;在室内环境中的平均误差为14 cm内,最小误差为6.49cm。     

一种矿用智能精确人员定位系统设计

针对现有煤矿井下精确人员定位系统采用大量有线通信线缆导致部署困难、成本高及紧急情况求援时智能化程度低等问题,设计了一种矿用智能精确人员定位系统。该系统中读卡器采用基于超宽带定位技术的到达时间测距方法准确获取人员标签位置,数据集中器通过LoRa无线通信技术收集读卡器采集的人员标签信息并上传至分站,地面监控中心根据分站上传的数据,在井下人员失去手动触发求救按钮能力时,通过紧急状况处理方案自动报警并通知管理人员。实测结果表明,该系统定位精度为1m,可在2km以内实现误码率小于5%的无线数据可靠传输,在井下人员失去手动触发求救按钮能力时自动报警率达93.5%以上。     

基于超宽带技术的井下人员定位系统

针对目前常用的井下人员定位技术存在传输距离短、抗多径效应差、定位精度低等问题,采用基于到达时间差的超宽带定位技术,提出了一种井下人员定位系统。该系统通过多个定位传感器发送测距信号,井下人员携带的目标节点接收信号并进行处理后回传给定位传感器,主定位传感器通过WiFi网络接收定位传感器发送的测距信息,并通过有线以太网发送至定位服务器来实现井下人员实时定位,有效提高了井下人员定位精度。