王端义，李艾民

(1.江苏建筑职业技术学院 智能制造学院，江苏 徐州 221116；2.中国矿业大学 机电工程学院，江苏 徐州 221116)

煤炭是我国重要的基础能源，煤矿安全高效开采已成为许多学者研究的重点。煤矿井下作业环境复杂，近年来矿难事故时有发生，作为煤矿井下安全避险“六大系统”之一的井下人员定位系统[1]，其定位精度的提升为矿井安全基础工程提供有力保障。基于无线电的定位技术发展至今已经非常成熟，以GPS为代表的GNSS已经被广泛应用于人们的生活之中，但是在环境特殊的矿井下，GNSS已经不再适用，而无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)以其功耗低、体积小且定位精度高的优点，被广泛应用于井下定位系统中[2-4]。其中，基于超宽带(Ultra Wide Band，UWB)的井下定位方法因具有很高的定位精度而备受关注[5]。

利用无线电进行导航定位，其本质在于获取无线电某一物理参量，并据此结合算法实现位置解析，这些物理参量包括电磁波信号强度值、入射角、到达时间差以及飞行时间等，因此，常用的无线电定位技术可以分为基于接收信号强度(Received Signal Strength Indication，RSSI)、信号到达角(Angle of Arrival，AOA)、信号到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)和信号到达时间(Time of Arrival，TOA)等几种方式。

基于RSSI的定位方式，包括离线采集和在线匹配两个部分[6]，根据电磁波在空间中传输的路径损耗模型，利用检测到的接收信号强度可以计算出信号源到接收机的距离，由多个基站提供的距离信息可以解算出目标的位置。这种定位方式实现容易，但是精度往往很低。基于AOA的定位方式利用信号达到角实现定位[7]，需要依赖体型庞大的天线来检测电磁波的入射角度信息，检测过程较为复杂，且容易受到外部电磁环境的影响。……