煤矿井下人员精确定位系统四最值轨迹回放方法研究

人员轨迹回放是煤矿井下人员精确定位系统的重要功能。针对煤矿精确定位系统数据量巨大,导致轨迹回放时存在计算时间长或改用读卡器轨迹回放等问题,提出了煤矿井下人员精确定位系统四最值轨迹回放方法;该方法以UWB(超宽带技术)精确数据与GIS(地理信息系统)地图为基础,考虑人员经过读卡器的不同方式,采用四最值抽稀算法,抽取左侧最大、左侧最小、右侧最大、右侧最小4个关键数据点,对轨迹回放方法进行对比。四最值轨迹回放方法对比全数据计算、区域数据计算等方法,具有计算速度快、轨迹精确等特点。

煤矿井下精确定位技术现状及应用

煤矿智能化建设要求采用井下精确定位技术,实现井下人、车等目标的精确定位、人员状态分析、考勤、调度管理,满足井下复杂巷道的全覆盖需求。井下定位按定位机制可分为惯导定位和通信式定位,指出对矿井中数量众多的被定位目标进行定位,可行的技术是通信式定位技术,目前井下使用的通信式定位技术按定位精度从低到高依次是RFID、ZigBee和UWB技术。分析了井下精确定位原理,并结合在矿井人员定位系统、车辆及交通管理系统、井下物流管理系统、井下接近监测、远程/无人车辆驾驶/掘进/综采系统中的具体应用,指出各应用对井下精确定位系统的技术要求。

基于节点协作的煤矿井下无线精确定位算法

针对现有多边定位算法在定位基站布置稀疏的情况下定位精度低、鲁棒性差的问题,提出了基于节点协作的无线精确定位算法,给出了未知节点误差和最小的加权非凸定位模型,并提出相应的非迭代式定位算法。仿真和实验结果表明,在典型巷道定位布置、未知节点均匀随机的情景中,采用所提算法得到的未知节点平均定位误差随节点数增加而降低,且下降趋势随节点数增加变缓;该定位算法可实现总体上的定位鲁棒性和定位精度的提高,其代价为个别节点定位精度的降低及定位时间复杂度的上升。

煤矿巷道多源数据融合定位算法研究

煤矿巷道非视距条件下单独使用飞行时间定位算法或接收信号强度算法存在方向判断不准确、定位误差较大等问题;飞行时间定位算法与接收信号强度算法联合定位,虽然在方向判断的准确率上较单独的飞行时间定位算法有所提高,但对于标签在非视距运动场景下的判断仍不够准确,定位轨迹不够平滑。针对上述问题,提出了一种基于飞行时间定位算法、接收信号强度及多项式插值方法的煤矿巷道多源数据融合定位算法。该算法首先测量标签与定位基站间的飞行时间,并计算接收信号强度,然后根据标签历史轨迹采用多项式插值方法拟合、预测当前时刻标签位置,根据预测位置、飞行时间和接收信号强度组合判定标签相对基站所在方向,最后通过加权数据融合优化定位结果,从而提高定位稳定性及准确度。实验结果表明,相比于单一飞行时间定位算法或接收信号强度算法,该算法有效提高了定位系统的精度和稳定性,可以更准确地判断标签相对基站的方向,方向判断准确率高达99%。