煤矿井下精确定位技术现状及应用 被引量：5

1

作者 李锋 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第S01期44-46,共3页

煤矿智能化建设要求采用井下精确定位技术,实现井下人、车等目标的精确定位、人员状态分析、考勤、调度管理,满足井下复杂巷道的全覆盖需求。井下定位按定位机制可分为惯导定位和通信式定位,指出对矿井中数量众多的被定位目标进行定位,... 煤矿智能化建设要求采用井下精确定位技术,实现井下人、车等目标的精确定位、人员状态分析、考勤、调度管理,满足井下复杂巷道的全覆盖需求。井下定位按定位机制可分为惯导定位和通信式定位,指出对矿井中数量众多的被定位目标进行定位,可行的技术是通信式定位技术,目前井下使用的通信式定位技术按定位精度从低到高依次是RFID、ZigBee和UWB技术。分析了井下精确定位原理,并结合在矿井人员定位系统、车辆及交通管理系统、井下物流管理系统、井下接近监测、远程/无人车辆驾驶/掘进/综采系统中的具体应用,指出各应用对井下精确定位系统的技术要求。 展开更多

关键词 煤矿井下精确定位 通信式定位 RFID ZIGBEE UWB

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煤矿井下精确定位系统中的节点设计 被引量：7

2

作者 唐丽均 吴畏 《煤炭工程》 北大核心 2015年第6期18-20,共3页

现有的煤矿井下精确定位系统存在覆盖距离近、小型化难度大、成本较高等问题,针对上述问题,设计了一种基于ZigBee技术的精确定位节点。该节点设计分为中心节点设计和目标节点设计两种方案,均采用相同的JN5168射频芯片,由于节点小型化要... 现有的煤矿井下精确定位系统存在覆盖距离近、小型化难度大、成本较高等问题,针对上述问题,设计了一种基于ZigBee技术的精确定位节点。该节点设计分为中心节点设计和目标节点设计两种方案,均采用相同的JN5168射频芯片,由于节点小型化要求不同,中心节点和目标节点使用不同类型的天线。经在煤矿试验巷道中测试,将定位节点应用于煤矿精确定位系统,其覆盖范围能达到300m,定位精度能够达到10m以内,提高了定位系统的性能。 展开更多

关键词 井下精确定位 中心节点 目标节点 ZIGBEE

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基于消息复用的TOF井下精确定位技术 被引量：12

3

作者 陈康 王军 +3 位作者 包建军 王伟 徐寿泉 陈楠 《工矿自动化》 北大核心 2019年第2期1-5,共5页

针对目前超宽带TOF井下精确定位技术中对称双边双向测距(SDS-TWR)方法测距效率低、扩展性差,多次回应非对称双边双向测距(ADS-TWR-MA)方法测距效率及定位系统容量仍有提升空间的问题,提出了多标签多锚节点同时测距(ADS-TWR-MTMA)方法。... 针对目前超宽带TOF井下精确定位技术中对称双边双向测距(SDS-TWR)方法测距效率低、扩展性差,多次回应非对称双边双向测距(ADS-TWR-MA)方法测距效率及定位系统容量仍有提升空间的问题,提出了多标签多锚节点同时测距(ADS-TWR-MTMA)方法。该方法在多次回应非对称双边双向测距(ADS-TWR-MA)方法的基础上,进一步复用非对称双边双向测距过程中的测距消息,可以让多标签与多锚节点同时进行TOF测距,在保证测距精度的前提下大大提高了测距效率和定位系统容量。在机车接近探测系统和精确定位系统中的应用验证了ADS-TWR-MTMA方法在测距消息条数、测距耗时及系统容量上均优于SDS-TWR方法和ADS-TWR-MA方法。 展开更多

关键词 井下精确定位 飞行时间 TOF 测距消息复用 定位容量 双边双向测距 多标签多锚节点同时测距

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基于卡尔曼滤波和加权LM法的井下精确定位算法 被引量：6

4

作者 王伟 《工矿自动化》 北大核心 2019年第11期5-9,共5页

针对基于UWB精确定位的井下近感检测装置定位结果易受非视距(NLOS)误差等噪声影响的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波和加权LM法的井下精确定位算法。通过卡尔曼滤波预测过程得到标签卡坐标的先验估计值;利用几何关系计算估计坐标与各锚... 针对基于UWB精确定位的井下近感检测装置定位结果易受非视距(NLOS)误差等噪声影响的问题,提出了一种基于卡尔曼滤波和加权LM法的井下精确定位算法。通过卡尔曼滤波预测过程得到标签卡坐标的先验估计值;利用几何关系计算估计坐标与各锚节点的距离,并将该距离与探测器直接测距值进行比较,根据差值分配各锚节点的测距权值;将权值矩阵和测距矩阵代入加权LM法中,得到标签卡坐标的中间结果;将中间结果作为测量值代入卡尔曼滤波更新过程中,得到标签卡的最终坐标。测试结果表明,与多边定位法相比,基于卡尔曼滤波和加权LM法的井下精确定位算法可在不影响定位速度的前提下,将定位精度提高一倍以上,有效降低了NLOS误差等噪声的干扰。 展开更多

关键词 井下精确定位 近感检测装置 超宽带精确定位 锚节点 卡尔曼滤波 加权LM法 NLOS误差

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煤矿井下KJ452J人员车辆精确定位系统实践应用 被引量：1

5

作者 刘焱 仝泽文 刘世杰 《煤炭科技》 2023年第6期82-86,共5页

以徐矿集团哈密煤矿为研究对象,分析了原煤矿井下定位系统存在的问题,并针对存在问题开发了煤矿井下精确定位系统,实现了煤矿井下人员、车辆的定位与管理;在此基础上,提出了系统部署方案,并对系统应用情况进行了分析与验证。徐矿集团哈... 以徐矿集团哈密煤矿为研究对象,分析了原煤矿井下定位系统存在的问题,并针对存在问题开发了煤矿井下精确定位系统,实现了煤矿井下人员、车辆的定位与管理;在此基础上,提出了系统部署方案,并对系统应用情况进行了分析与验证。徐矿集团哈密煤矿井下精确定位系统的应用,提高了煤矿的管理水平,为进一步推动煤矿“自动化、信息化、智慧化”打下坚实的基础。 展开更多

关键词 井下精确定位系统 UWB技术 WIFI6融合通讯系统

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井下人员精确定位系统无线终端同步升级方法 被引量：3

6

作者 张立峰 包建军 金业勇 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第3期131-136,共6页

针对井下人员定位系统采用无线应用内编程(IAP)方式进行固件升级存在的升级期间标志卡无法正常使用、升级效率较低、安全性不高等问题,提出了一种井下人员精确定位系统无线终端同步升级方法。给出了井下人员精确定位系统架构和无线终端... 针对井下人员定位系统采用无线应用内编程(IAP)方式进行固件升级存在的升级期间标志卡无法正常使用、升级效率较低、安全性不高等问题,提出了一种井下人员精确定位系统无线终端同步升级方法。给出了井下人员精确定位系统架构和无线终端同步升级方法流程,重点介绍了无线终端同步升级的安全性设计和高并发技术实现。安全性设计:为提升空中数据传输的安全性,针对读卡器与标志卡之间的数据传输方式,采用高级加密标准(AES)加密器进行针对性加密;为确保标志卡无线升级后运行正常,在标志卡完成接收即将切换时引入信息摘要算法MD5进行完整性校验。高并发技术实现:利用矿井全覆盖的超宽带(UWB)无线通信网络扩展并兼容无线升级协议,实现井下所有标志卡分布式多节点同步升级;通过断点续传方式,解决运动状态下多节点之间数据切换的问题;基于时隙ALOHA算法,提出一种动态时隙分配机制,以保证人员精确定位系统的容量及响应效率。测试结果表明,该方法可以在井下人员精确定位系统内兼容运行,在不影响系统性能指标的情况下,实现所有无线终端定位标志卡嵌入式固件的无线升级,升级成功率为100%,且升级过程高效、可靠、安全。 展开更多

关键词 井下人员精确定位 无线终端 固件升级 无线升级 同步升级 混合加密 断点续传 动态时隙分配机制

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基于井下移动图像采集的目标识别与精确定位方法 被引量：5

7

作者 刘毅 翟贵盛 《工矿自动化》 北大核心 2021年第5期65-70,共6页

针对现有井下定位方法定位精度波动较大、难以进一步提高的问题,提出一种基于井下移动图像采集的目标识别与精确定位方法。利用定位目标携带的摄像机采集环境图像,通过自适应直方图均衡化方法对采集到的原始图像进行预处理,采用深度学... 针对现有井下定位方法定位精度波动较大、难以进一步提高的问题,提出一种基于井下移动图像采集的目标识别与精确定位方法。利用定位目标携带的摄像机采集环境图像,通过自适应直方图均衡化方法对采集到的原始图像进行预处理,采用深度学习技术SSD算法、数据增强SSD算法识别井下标志目标,并采用基于小孔成像原理的单目测距方法进行测距和定位。实验结果表明:与灰度图像匹配算法和特征图像匹配算法2种传统算法相比,SSD算法对距离和角度变化的适应能力更好,距离为4.5 m时有效检测率仍达89.2%;数据增强SSD算法提高了鲁棒性,检测精确率比SSD算法高1.7%,可以更好地适应复杂环境。井下应用结果表明,基于井下移动图像采集的目标识别与精确定位方法在2~10 m范围内可得到较理想的效果,随着距离增加,测量精度有所下降。 展开更多

关键词 井下精确定位 目标识别 深度学习技术 SSD算法 数据增强SSD算法 单目测距方法

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基于节点协作的煤矿井下无线精确定位算法 被引量：5

8

作者 高莉 胡延军 +1 位作者 张雷 赵彤 《工矿自动化》 北大核心 2018年第8期39-45,共7页

针对现有多边定位算法在定位基站布置稀疏的情况下定位精度低、鲁棒性差的问题,提出了基于节点协作的无线精确定位算法,给出了未知节点误差和最小的加权非凸定位模型,并提出相应的非迭代式定位算法。仿真和实验结果表明,在典型巷道定位... 针对现有多边定位算法在定位基站布置稀疏的情况下定位精度低、鲁棒性差的问题,提出了基于节点协作的无线精确定位算法,给出了未知节点误差和最小的加权非凸定位模型,并提出相应的非迭代式定位算法。仿真和实验结果表明,在典型巷道定位布置、未知节点均匀随机的情景中,采用所提算法得到的未知节点平均定位误差随节点数增加而降低,且下降趋势随节点数增加变缓;该定位算法可实现总体上的定位鲁棒性和定位精度的提高,其代价为个别节点定位精度的降低及定位时间复杂度的上升。 展开更多

关键词 煤矿井下无线精确定位 节点协作 加权非凸定位模型 非迭代式定位算法

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改进层次分析法在精确人员定位系统应急处理机制中的应用 被引量：2

9

作者 唐丽均 吴畏 刘世森 《工矿自动化》 北大核心 2021年第10期110-114,共5页

针对智能矿用精确人员定位系统存在误判井下人员遇险,造成救援资源浪费的问题,提出将层次分析法应用于智能矿用人员精确定位系统应急处理机制中。传统层次分析法的判断矩阵一旦设置后,无法实时响应影响因素的变化,当影响因素数值发生改... 针对智能矿用精确人员定位系统存在误判井下人员遇险,造成救援资源浪费的问题,提出将层次分析法应用于智能矿用人员精确定位系统应急处理机制中。传统层次分析法的判断矩阵一旦设置后,无法实时响应影响因素的变化,当影响因素数值发生改变后,需要重新设置判断矩阵才能获得正确的决策方案。针对该问题,对层次分析法进行改进,提出根据传感器的实时数据对层次分析法的判断矩阵进行调整,以提高报警准确率。当精确人员定位系统的管理服务器收到井下某人员标签上报的报警信息后,采用1—9标度方法对该人员所处位置的各类传感器数据及由人员标签上传的生命特征传感器数据进行标度,根据传感器数据的标度值实时调整各个指标层-决策层判断矩阵的参数值,采用层次分析法计算决策层权重值,根据权重值判断报警信息的真实性。仿真结果表明,精确人员定位系统应急处理机制采用能实时调整判断矩阵参数的改进层次分析法后,可有效判断出报警信息的真实性,排除无效报警信息,从而提高了应急处理机制的报警准确率。 展开更多

关键词 井下人员精确定位 层次分析法 应急处理机制 误报警 判断矩阵

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煤矿巷道多源数据融合定位算法研究 被引量：6

10

作者 包建军 《工矿自动化》 北大核心 2019年第8期38-42,共5页

煤矿巷道非视距条件下单独使用飞行时间定位算法或接收信号强度算法存在方向判断不准确、定位误差较大等问题;飞行时间定位算法与接收信号强度算法联合定位,虽然在方向判断的准确率上较单独的飞行时间定位算法有所提高,但对于标签在非... 煤矿巷道非视距条件下单独使用飞行时间定位算法或接收信号强度算法存在方向判断不准确、定位误差较大等问题;飞行时间定位算法与接收信号强度算法联合定位,虽然在方向判断的准确率上较单独的飞行时间定位算法有所提高,但对于标签在非视距运动场景下的判断仍不够准确,定位轨迹不够平滑。针对上述问题,提出了一种基于飞行时间定位算法、接收信号强度及多项式插值方法的煤矿巷道多源数据融合定位算法。该算法首先测量标签与定位基站间的飞行时间,并计算接收信号强度,然后根据标签历史轨迹采用多项式插值方法拟合、预测当前时刻标签位置,根据预测位置、飞行时间和接收信号强度组合判定标签相对基站所在方向,最后通过加权数据融合优化定位结果,从而提高定位稳定性及准确度。实验结果表明,相比于单一飞行时间定位算法或接收信号强度算法,该算法有效提高了定位系统的精度和稳定性,可以更准确地判断标签相对基站的方向,方向判断准确率高达99%。 展开更多

关键词 煤矿井下精确定位 定位基站 方向判断 飞行时间 接收信号强度 插值预测 多源数据融合

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井下位置服务系统设计 被引量：2

11

作者 杜志刚 储楠 罗克 《工矿自动化》 北大核心 2022年第3期123-128,134,共7页

位置服务旨在提供目标对象精准的实时位置信息,是建立在定位基础上的服务,然而目前井下定位系统存在定位精度低、实时性差、容量不足、数据库承载能力有限、仅支持一维定位等问题。为避免井下定位系统对位置服务的影响,设计了一种井下... 位置服务旨在提供目标对象精准的实时位置信息,是建立在定位基础上的服务,然而目前井下定位系统存在定位精度低、实时性差、容量不足、数据库承载能力有限、仅支持一维定位等问题。为避免井下定位系统对位置服务的影响,设计了一种井下位置服务系统。该系统采用基于Docker的微服务架构,克服了传统单体式架构开发迭代和性能瓶颈问题,松散各业务之间的耦合性;采用多标签多锚节点同时测距方法,在保证测距精度的同时提高了测距效率和定位系统容量;采用多源数据融合定位算法提高标志卡相对锚基站方向的判别准确性;采用基于卡尔曼滤波和加权LM法的定位算法和低复杂度的特征提取方法对定位结果进行优化,降低噪声干扰,去除冗余数据,提高定位精度;引入时序数据库进行数据混合存储,将历史轨迹等时序数据存入InfluxDB,提高系统数据访问性能;采用发布订阅模式进行消息异步传输,增加公共信息的重用性和共享性;对位置服务接口采用Bearer验证,保护系统数据安全和井下敏感数据。实际应用结果表明,该系统可提供井下各类目标高精度实时位置信息,为工作面限员监测系统、人机接近保护装置、辅助运输系统、自动驾驶系统提供了重要的数据支撑。 展开更多

关键词 位置服务 井下精确定位 位置信息 UWB 微服务 时序数据库 接口安全

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考虑锚点位置误差的井下TDOA改进算法 被引量：2

12

作者 李世银 朱媛 王晓明 《工矿自动化》 北大核心 2019年第11期10-13,54,共5页

针对井下TDOA定位算法未考虑锚点位置误差、在测量噪声较大时定位精度严重下降的问题,提出一种考虑锚点位置误差的井下TDOA改进算法。将锚点位置误差作为参数,对TDOA定位模型进行改进,并采用基于凸优化的迭代TDOA算法对模型进行求解。... 针对井下TDOA定位算法未考虑锚点位置误差、在测量噪声较大时定位精度严重下降的问题,提出一种考虑锚点位置误差的井下TDOA改进算法。将锚点位置误差作为参数,对TDOA定位模型进行改进,并采用基于凸优化的迭代TDOA算法对模型进行求解。仿真结果表明,当锚点位置误差为1cm时,算法定位精度可达到5cm;即使在测量噪声较大时,该算法仍可有效逼近克拉美罗下限(CRLB),优于现有的TSWLS、改进TSWLS算法。 展开更多

关键词 井下精确定位 TDOA 锚点位置误差 凸优化 迭代定位算法

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煤矿井下超宽带信号路径损耗测量与分析 被引量：8

13

作者 窦学丽 牛永刚 +3 位作者 殷鹏 李京生 栾良良 蓝祥 《工矿自动化》 北大核心 2020年第10期99-103,共5页

针对目前高精度超宽带(UWB)信号井下路径损耗特征研究多采用理论建模与仿真实验手段,对井下UWB信号的实际测量研究较少的问题,选取在矿井中巷道尺寸、巷道墙壁材质、管道设施等环境条件比较普遍的架空乘人装置(猴车)运行巷道及环境恶劣... 针对目前高精度超宽带(UWB)信号井下路径损耗特征研究多采用理论建模与仿真实验手段,对井下UWB信号的实际测量研究较少的问题,选取在矿井中巷道尺寸、巷道墙壁材质、管道设施等环境条件比较普遍的架空乘人装置(猴车)运行巷道及环境恶劣、煤尘浓度高、地面积水严重的掘进工作面2个典型场景对UWB信号进行路径损耗测量与分析。结果表明:①2种巷道环境内的UWB信号路径损耗指数均小于2,巷道的波导效应导致了UWB信号比自由空间有更好的传播特性;巷道内UWB定位系统的定位基站部署间隔可比地面自由空间传播场景的定位基站部署间隔更大。②同一矿井内,巷道环境不同,路径损耗特征也不一样;掘进工作面路径损耗指数、阴影衰落方差均与猴车运行巷道的路径损耗指数、阴影衰落方差有较大差异。③从掘进工作面巷道内单个测试点位对比看,非视线传输NLOS环境比视线传输LOS环境的路径损耗大,NLOS环境的巷道内需要部署更密集的定位基站。所得结果可用于指导矿井UWB精确定位系统部署方案设计。 展开更多

关键词 井下动目标精确定位 超宽带 UWB 路径损耗 平均路径损耗 阴影衰落 定位基站

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小型化双向波束矿用定位终端天线设计

14

作者 李烨 金业勇 《工矿自动化》 2024年第11期127-131,178,共6页

双向天线可有效提高信号覆盖范围和天线耦合效率,削弱由巷道侧壁反射所带来的多径效应,适用于结构狭长、断面较小的煤矿井下巷道。针对现有双向天线尺寸大、增益低、带宽不满足井下UWB精确定位系统要求等问题,设计了一种小型化双向波束... 双向天线可有效提高信号覆盖范围和天线耦合效率,削弱由巷道侧壁反射所带来的多径效应,适用于结构狭长、断面较小的煤矿井下巷道。针对现有双向天线尺寸大、增益低、带宽不满足井下UWB精确定位系统要求等问题,设计了一种小型化双向波束矿用定位终端天线。通过布置2个等幅同相U形单极子天线并在金属地板上引入U形槽结构,在保证天线整体结构紧凑的同时,实现了双向边射波束辐射特性。仿真和实测结果表明:天线的-10 dB带宽为1GHz(3.6~4.6 GHz),可有效覆盖煤矿井下UWB人员精确定位系统的工作频段(3.7~4.2 GHz);在3.6~4.6 GHz频段内,天线峰值增益为2.2~2.5 dBi,具有良好的幅频响应。 展开更多

关键词 井下精确定位 超宽带 小型化双向波束天线 U形单极子天线 U形槽

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