基于UWB的PDOA与TOF煤矿井下联合定位方法

煤矿井下人员和车辆精确定位是煤矿安全高效生产的重要保障。目前矿井人员和车辆精确定位主要采用超宽带（UWB）无线通信技术，其中仅采用飞行时间（TOF）的定位方法需2个定位分站或天线联合测距和定向，存在天线间距大、不便于安装维护、定位误差大等问题。针对上述问题，提出了应用于煤矿巷道一维定位场景的基于UWB的到达相位差（PDOA）与TOF煤矿井下联合定位方法。该方法通过TOF测量定位卡与定位分站之间的距离，通过PDOA判断定位卡的方位，再根据测得的定位卡与定位分站之间的距离和方位，对定位卡进行定位。该方法根据从定位卡发送的无线电信号到达定位分站的2根天线的相位差判断定位卡的到达角度（AOA），不需要很大的天线间距即可确定定位卡的方位，缩短了定位分站的2根天线之间的距离，可将2根天线一体化，便于安装维护，提高了定位精度。煤矿井下测试结果表明，该方法定位精度在15 cm以内；在200 m测试距离范围内，定位精度不受距离远近影响；TOF测距数值稳定在相对其均值±10 cm的范围内，具有很好的稳定性。