為確保煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn),滿足目前煤礦井下對定位精度及實時性的要求,從測距技術(shù)及定位算法兩方面給出一種井下人員定位方案。該方案采用超寬帶（UWB）非對稱雙邊雙程測距（ADS-TWR）技術(shù),最大程度地降低節(jié)點間的時鐘同步誤差及時鐘漂移影響,并且結(jié)合粒子群算法、Taylor迭代算法二者對目標(biāo)位置方程進行坐標(biāo)解析,進一步提升定位精度。經(jīng)模擬實驗驗證,可達到cm級的定位精度,滿足井下精確定位要求。 

【文章來源】：煤礦機械. 2020,41(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

ADS-TWR測距原理

結(jié)合粒子群算法、Taylor迭代算法二者優(yōu)勢，構(gòu)建PT算法，先利用粒子群算法為Taylor迭代算法提供初始值，再利用Taylor迭代算法不斷的對初始值進行修正，直到所得坐標(biāo)滿足設(shè)定的閾值，具體流程如圖2所示。根據(jù)上述算法流程，利用教學(xué)樓長廊模擬井下巷道環(huán)境來評判本文算法的優(yōu)劣。長廊長60 m、寬2 m、高3 m，以長廊走向建立直角坐標(biāo)系，定位分站位于（0,0）、（20,2）、（40,0）、（60,2）處，在長廊每間隔10 m設(shè)置定位標(biāo)簽，標(biāo)簽與分站間的距離為10 m、20 m、30 m、40 m、50 m、60 m。定位標(biāo)簽依次向4個定位分站發(fā)起測距，取多次測距的平均值構(gòu)建定位方程組，利用PT算法進行求解，選擇多次求解的平均誤差作為評定標(biāo)準(zhǔn)。為了對比突出本文算法的優(yōu)勢，在相同模擬環(huán)境下，另用直接法、最小二乘法、Taylor迭代法求解定位方程組，其結(jié)果如圖3所示。

根據(jù)上述算法流程，利用教學(xué)樓長廊模擬井下巷道環(huán)境來評判本文算法的優(yōu)劣。長廊長60 m、寬2 m、高3 m，以長廊走向建立直角坐標(biāo)系，定位分站位于（0,0）、（20,2）、（40,0）、（60,2）處，在長廊每間隔10 m設(shè)置定位標(biāo)簽，標(biāo)簽與分站間的距離為10 m、20 m、30 m、40 m、50 m、60 m。定位標(biāo)簽依次向4個定位分站發(fā)起測距，取多次測距的平均值構(gòu)建定位方程組，利用PT算法進行求解，選擇多次求解的平均誤差作為評定標(biāo)準(zhǔn)。為了對比突出本文算法的優(yōu)勢，在相同模擬環(huán)境下，另用直接法、最小二乘法、Taylor迭代法求解定位方程組，其結(jié)果如圖3所示。由圖3可見，無論哪種定位算法，其定位誤差都會隨著測量距離的增加而增大。對于同一定位標(biāo)簽，直接法與最小二乘法的定位誤差相對較大，Taylor迭代法與PT算法的定位誤差相對較小。由于PT算法中引入了粒子群算法，增加了全局搜索能力，給Taylor迭代法提供了較為精確的初始值，使得PT算法的定位誤差進一步減小，定位精度有所提高。并且，定位誤差控制在cm級，符合井下人員定位精確的要求。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3225735