肖开泰

（1.煤科集团沈阳研究院有限公司,辽宁 抚顺1131222；煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺113122）

根据国家相关要求所有煤矿必须建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”[1]，人员定位系统是六大系统之一。人员定位可通过GPS、GSM 和CDMA 移动蜂窝网络、WiFi、RFID、蓝牙、红外线超声波混合、Zigbee 等无线技术实现[2]，并在各自领域成功应用，部分技术也在煤矿井下成功应用，但受煤矿井下空间有限、信号屏蔽物较多、高温多湿、粉尘浮游物含量高、电磁环境复杂多变等诸多因素影响，普遍存在定位距离近、精度差的问题，难以满足煤矿对高精度定位的新需求。UWB（Ultra Wide Band）超宽带技术具有信道容量大、功率消耗低、多径分辨能力强、穿透能力强、抗干扰能力强、隐蔽性好和定位精度高的特点[3]，可满足煤矿高精度定位需求。

1 UWB 定位原理

UWB（Ultra Wide Band）是近年来新兴的、与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术[4]。受其工作方式影响使之天生具有超高的分辨率，且因其工作频率高、信号占空比极低，故形成的窄脉冲的多径信号在时间上不易重叠，可保证其多径信号在时间上得到分离[5]，而无线通信技术正是通过计算已知节点（定位基站）和未知节点（定位标签）之间的距离实现定位，在时间分量得到保证的情况下，实现的定位精度自然会高。UWB 定位原理示意图图1。

图1 UWB 定位原理示意图Fig.1 UWB positioning principle diagram

图1 中定位基站A1（x1，y1，z1）、定位基站A2（x2，y2，z2）、定位基站A3（x3，y3，z3）为3 个位置已知点，定位标签T（x，y，z）为位置未知点，无线信号自T 发出到被A1、A2和A3成功接收所消耗的……