煤矿井下UWB快速定位方法研究
温贤培
中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039
摘要：针对煤矿井下UWB(Ultra-Wideband,UWB)定位系统在采用DS-TWR(Double-Sided Two-Way Ranging,DS-TWR)流程实现一维定位时,需要在 2 个设备间完成 2 次数据交互才能测距,造成通信频繁、并发处理能力受限等问题,为此,提出了一种基于单次交互的DS-TWR快速定位方法.首先,在通信机制方面,引入了随机延时入网策略,以减少多标签设备同时请求入网时可能发生的信号冲突;同时,在发射端加入信道嗅探功能,仅在检测到信道空闲时才发送入网请求,而非传统方法的直接发送:这种改进能够有效避免多个设备同时发送入网请求时发生信号碰撞而导致的入网失败,进而提升测距的稳定性,进一步结合双天线时分复用技术,显著提升读卡器在多标签场景下的轮询效率与处理吞吐率.其次,在测距流程上,将传统方法中分离的入网帧与测距帧融合为多功能测距帧,使系统能够在单次信号交互中同时完成入网确认与距离测量;通过结合当前轮次与历史轮次的时间戳信息,构建可计算距离的完整时间戳集合,实现了单次交互等效于传统 2 次交互的测距效果,有效降低了通信开销与测距时延,在无需额外硬件资源的前提下,系统并发接入能力得到了显著增强.最后,在乌海能源老石旦煤矿对系统并发定位性能进行了验证,结果表明:该方法在保持与DS-TWR相同定位精度的前提下,将单次测距周期缩短至 3.3 ms,可支持每秒 100 个标识卡的并发测距,且测距成功率高达 99%.
关键词：定位系统信道嗅探时间戳随机延时入网测距融合定位并发量
分类号：TD676(矿山电工)
资助基金：天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2024-2-TD-CYD002)
论文发表日期：2025-12-20
在线出版日期：2025-12-29（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 26-32 )
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