煤矿井下UWB定位数据跳变抑制研究
钮涛1
董佳1
刘国锋1
方堃2
1.国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿,宁夏吴忠 7515042.武汉七环电气股份有限公司,湖北武汉 430074
摘要：精准位置服务是煤矿智能化的基础支撑,目前大部分煤矿安装使用了基于超宽带(UWB)的精准定位系统.井下UWB定位数据跳变是影响定位可靠性和准确性的主要因素,目前主要通过增加辅助测量手段、调整硬件或基于多次测量的连续性滤波数据抑制跳变,实际操作难度大、成本高,且当定位标签跨定位区域移动时无法判断数据跳变.以煤矿井下UWB定位系统中常用的基于飞行时间(TOF)的双边双向测距(DS-TWR)方法为研究对象,提出了 TOF4-WR通信定位法,在3次往返测距(3-WR)协议基础上增加测距检验帧Check,解决了传统TOF 3-WR方法中Response通信过程因缺乏参照而无法判断是否受到干扰的问题.在此基础上提出了融合多重干扰校验机制的UWB信号跳变识别方法,在单次定位过程中识别跳变数据.针对连续干扰及定位目标运动状态剧烈变化的极端情况,引入连续多次定位结果的异常判断机制,进一步校验定位数据的可信性.针对识别出的跳变数据,采用卡尔曼滤波最优估计值代替,实现UWB定位数据跳变抑制.在金凤煤矿的现场测试结果表明,该方法能有效识别出煤矿井下UWB定位跳变信号,采用卡尔曼滤波最优估计值能够很好地跟踪实际定位轨迹,保证了定位数据的准确性和连续性.
关键词：井下人员定位精准位置服务UWB定位双边双向测距TOF4-WR通信定位UWB信号跳变识别定位结果异常判断卡尔曼滤波最优估计
分类号：TD655.3(矿山电工)
资助基金：国家自然科学基金(52074305)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-12-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 26-33 )
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