殷 臻, 黄慧哲, 李 伟,陆 毅, 贺乃宝, 罗印升

(江苏理工学院 电气信息工程学院， 江苏 常州 213001)

基于SDSＧTWR算法的TOF精确定位系统

(江苏理工学院 电气信息工程学院， 江苏 常州 213001)

分析了SDS-TWR测距算法的定位原理，提出了基于TOF(time of flight，TOF )技术、采用SDS-TWR(symmetrical double-sided two way ranging，SDSTWR )测距算法的煤矿巷道精确定位系统方案。测试结果表明, 该系统的定位精度95%，达到6 m以内信号有效覆盖范围半径为500 m，功耗满足矿用设计要求，验证了方案的可行性。

煤矿巷道； 精确定位； TOF； SDS-TWR

煤炭开采环境基本是地下且巷道条件复杂、环境恶劣,因此井下人员定位系统在煤矿安全生产以及考勤管理方面发挥着重要的作用[1]。目前市场上区域定位系统已不能满足煤矿对人员位置信息的实时性与准确性要求,并且绝大多数精确定位系统方案成本高,覆盖范围小[1-2]。本文在研究TOF(time of flight)技术的测距原理的基础上,提出了一种基于TOF技术、采用SDS-TWR测距算法的精确定位方案,并通过实验验证了该方案的可行性。

1 TOF技术及TWR测距原理

TOF技术通过测量无线信号在2个节点之间的飞行时间实现距离测量。传统TOF方案一般采用双路(TWR)测距算法,该算法采用双向测量,因此该算法不需要进行节点间的数据同步。在TWR测距中节点A发送一个Poll数据到节点B,节点B收到数据包后返回一个Ack数据包,如图1所示。

TroundA为节点A发出Poll数据包到接收到Ack数据包用的时间；TReplyB为节点B收到Poll数据包到发出Ack包所用的时间。数据包传播时间Tp为

(1)

节点A与节点B之间的距离d为

(2)

时钟晶体存在频率偏差,设节点A的频……