基于UWB+LoRa的井下精确定位系统终端固件升级方法
胡宇
中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039;煤矿灾害防控全国重点实验室,重庆 400037
摘要：针对煤矿井下定位系统在固件无线升级环节面临升级效率与服务可靠性的双重瓶颈,提出了一种基于超宽带(UWB)与远距离低功耗无线通信技术(LoRa)协同传输的终端固件双模冗余升级架构.该架构将UWB的厘米级高精度定位能力与LoRa的广域通信覆盖特性有机融合,构建了具备空间自适应特性的异构网络体系.在通信策略方面,设计了动态双模协同机制:在终端稀疏区,系统采用UWB技术对定位信号与固件升级信道进行时分复用,既满足了精确定位需求,又实现了点对点固件传输;在终端密集区,启用双模分工机制,由UWB持续提供实时定位服务的同时,借助LoRa独立信道进行并行广播式固件分发,从而显著提升了多终端升级效率.为保证系统在复杂井下环境中的安全运行,引入了三重防护体系:①结合非对称加密(RSA)与对称加密(AES)构建了分级密钥管理体系,实现了固件传输环节的全链路加密防护,有效防范数据泄露和篡改;②基于空间分布特征设计了自适应固件获取机制,在终端稀疏区支持终端主动发起固件请求,在终端密集区则由基站主动广播升级包,并以此机制为基础实现了固件断点续传功能,提高了传输的可靠性;③采用双分区固件升级策略,通过Bootloader层对固件升级包执行CRC-32 循环冗余校验与SHA-256 哈希双重完整性验证,确保升级失败时能自动回滚至备分区的稳定版本.试验结果表明,无论在终端稀疏区还是终端密集区,该系统的最大定位误差均控制在 30 cm以内,固件升级成功率达到 100%,充分验证了该双模冗余升级架构在精准定位、升级效率、安全可靠性等方面的综合优势.
关键词：UWBLoRa固件无线升级双模冗余升级RSA+AES混合加密自适应固件获取
分类号：TD676(矿山电工)
资助基金：天地科技股份有限公司重点资助项目(2024-TD-ZD015-03)中煤科工集团重庆研究院有限公司自立重点资助项目(2023ZDYF05)
论文发表日期：2026-01-20
在线出版日期：2026-02-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 237-246 )
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