刘永立， 吴闻轩， 单麒源， 代少军

(黑龙江科技大学 矿业工程学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

近年来国家对于煤矿信息化进程的大力推进和扶持，数字化矿山已经成为未来煤矿发展的重要趋势，在智能化煤矿十大主要功能系统中，人员定位技术是基于先进的计算机技术、通讯技术、空间信息技术，以高科技理念为指导的实现煤矿现代化管理和安全生产的唯一道路[1]。如何运用新通讯信号更加准确、高效的获取人员在矿井中的位置，在安全生产领域越来越受到重视。现有矿井人员定位系统主要是基于RFID、Zigbee、Wi-Fi等技术所开发窄带无线通信定位系统[2-3]，存在定位精度不足、抗多径干扰能力差、信号穿透能力差、传输距离不足等问题。

超宽带(UWB)信号在近年来备受关注，是因其具有定位精度达到厘米级、较强的穿透性、抗多径干扰能力强[4-5]等特点，符合井下人员定位要求的标签与基站间的无线传输距离可大于10 m、最大巡检周期小于30 s等规范。但是，超宽带定位在煤矿井下这类特殊非视距下存在原有的基于TOA的TWR算法精确度降低、信号漏读率高、TOA算法定位人数有限等问题。笔者基于超宽带技术的优势，对基于TOA的TWR算法进行改进，从而增强UWB信号在井下的定位精度，并且改进了硬件电路，使得研究的煤矿人员定位系统更适合煤矿井下实际应用，对煤矿安全生产具有重要的现实意义。

1 系统原理

1.1 UWB定位原理

UWB定位系统会在需要测定的空间内布置多个基站，通过捕捉标签发送的UWB信号，计算得到标签与基站间的距离，再通过算法得到定位结果，所以定位基于距离测量。……