基于Baseline-RFMDR的主动式井下组合定位方法

井下人员定位是井下安全生产的保障,也是智能矿山发展的关键技术。目前基于微机电系统(MEMS)组合定位技术是智能矿山自主定位的研究热点,但由于MEMS测量信号易受干扰,存在自主定位精度较低的问题。针对井下低成本MEMS自主定位精度低、稳定性差的问题,提出了一种基于基线—射频地磁航位推算(Baseline-RFMDR)组合的井下定位方法。该方法以地磁匹配定位与行人航迹推算(PDR)定位为基础方程,利用巷道“标签对”短基线作为约束条件的卡尔曼滤波解算的数学模型,能够有效控制地磁匹配和PDR定位误差。选取了国家矿山应急救援模拟巷道为试验场地,携带自主研发的低成本MEMS集成自主定位装置进行人员动态定位试验,测试Baseline-RFMDR定位方法的精度和可靠性。试验结果表明:研发的低成本Baseline-RFMDR自主定位装置可以有效、连续地采集地磁数据、行人姿态、行走数据,技术架构稳定;在行人连续行走条件下,PDR定位前期精度较高,但是随着行人行走时长增长,误差累积明显增大;地磁匹配不会随着行走时长增长发生累积,但是精度较低,大部分匹配误差在2 m左右。Baseline-RFMDR组合定位总体精度明显优于PDR定位和地磁匹配定位精度,在人员巷道前进方向坐标误差控制在1 m以内,为实现井下低成本、高精度自主定位提供了新思路。