一种基于UWB技术C-TWR的井下一维精确定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113038377A(43)申请公布日2021.06.25(21)申请号202110212893.6(22)申请日2021.02.25(71)申请人大连易飞扬科技有限公司地址116011辽宁省大连市西岗区欢腾街14号2-4-2(72)发明人王学慧(74)专利代理机构天津英扬昊睿专利代理事务所(普通合伙)12227代理人徐忠丽(51)Int.Cl.H04W4/021(2018.01)H04W4/02(2018.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种基于UWB技术C-TWR的井下一维精确定位方法(57)摘要本发明公开了一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法，它包括以下步骤：在井下布设UWB定位基站、采用了C‑TWR过程得到两个测量值(识别卡到达UWB定位器A、UWB定位器B距离)、双程数据的误差初步修正、判断识别卡的一维线性方向、采用一维卡尔曼滤波得到最终的距离值，本发明通过上述方法可以实现更高的井下定位精度，并具有很好的定位实时性，能实现无盲区定位，满足煤矿井下应用技术要求。CN113038377ACN113038377A权利要求书1/2页1.一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：准备实现本发明的设备；步骤二：系统设备实施布设；步骤三：通过C‑TWR方法得到UWB定位器A、UWB定位器B的测量ToF数据；步骤四：TTA、TTB双程数据的误差初步修正；步骤五：计算方向；步骤六：使用Kalman滤波减小测距误差。2.根据权利要求1所述一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法，其特征在于：UWB定位基站由UWB定位器A、UWB定位器B、集控器共同组成，UWB定位器与集控器采用RS‑485或CAN总线连接。3.根据权利要求1所述一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法，其特征在于：系统设备实施布设方案，沿着井下巷道依次布设UWB定位器A、集控器、UWB定位器B，UWB基站单元须集中布设，其中UWB定位器A与UWB定位器B之间的间距大于100厘米，小于3米。4.根据权利要求1所述一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法，其特征在于：采用了一次C‑TWR过程得到两个测量值(识别卡到达UWB定位器A、UWB定位器B距离)的测量方法，并在此基础上的误差修正方法，识别卡与UWB定位器A和UWB定位器B通过一次C‑TWR测量过程测得两个ToF传播时间值，计算公式如下：TTA：识别卡Tag到UWB定位器A的传播时间；TTB：识别卡Tag到UWB定位器B的传播时间；。5.根据权利要求1所述一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法，其特征在于：本发明的C‑TWR过程误差判断、修正方法是根据系统特点可知：VTAt＝VTBt；由于测量引入的误差λV，则有VTAt＝VTBt+λV；λV可取系统移动目标属性取值，可求得VTAt、VTBt如下：如果(VTAt‑VTBt)>λV，则说明有一侧的测量数据误差较大，超出了正常的系统误差范围，可通过VTAt与VTAt(t‑1)、VTBt与VTBt(t‑1)时刻的数据进行比较，找出偏离度较大的数据，并对偏离度较大的数据进行修正。6.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法，其特征在于：一维线性方向判断方法包括：ΔAB(t)＝DTA(t)‑DTB(t)；ΔAB(t)：是在t时刻，通过UWB定位器A与UWB定位器B差值测量得到的AB间距值；t时刻的ΔAB(t)值与实际ΔAB值比较，由于每次测量存在误差，所以有ΔAB＝ΔAB(t)+εAB；εAB：误差系数，UWB定位器A与UWB定位器B之间距离的测量值与真实值之间的允许误差，可根据工程实际情况取得；方向判断如下：如果ΔAB<|ΔAB+εAB|，则可断定有，DTA(t)<DTB(t)，识别卡在UWB定位器A侧，反之B侧。7.根据权利要求1所述的一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法，其特征在2CN113038377A权利要求书2/2页于：最终结果数据采用Kalman方法处理。3CN113038377A说明书1/6页一种基于UWB技术C‑TWR的井下一维精确定位方法技术领域[0001]本发明属于煤矿井下UWB无线定位技术领域，涉及一种在C‑TWR方法基础上实现井下一维精确定位的方法。背景技术[0002]矿井下定位技术因其行业特殊性和应用环境的复杂性，也决定了其与室内定位技术有着不同行业应用要求和不一样的解决问题方法，因此，在满足高定位精度下，系统所需设备数量尽量少，维护尽量简单可靠，成本尽量低。[0003]DS‑TWR现有应用技术有：(1)一种基于