基于UWB的井下人员定位算法研究 贺磊.pdf

工矿自动化
Journal of Mine Automation
ISSN 1671-251X,CN 32-1627/TP

221008）
摘要：针对井下高实时性、高精度的人员定位需求，研究了基于超宽带（UWB）的井
下人员定位算法。采用双边双向测距（DS-TWR）方式测量定位基站与定位标签的距离，该
方式不需要定位基站与定位标签系统时钟同步，从源头上提高了定位精度。根据测距信息，
采用加权最小二乘（WLS）算法和 CHAN 两种位置解算算法估算定位标签的坐标，通过静
态实验和动态实验对 2 种算法的性能进行对比分析，并通过均方根误差和误差累积分布函数
（CDF）综合评估定位精度。实验结果表明：静态实验时，CHAN 算法和 WLS 算法的均方
根误差分别为 6， 4 cm，CHAN 算法的均方根误差比 WLS 算法降低了 %；
动态实验时，CHAN 算法和 WLS 算法的均方根误差分别为 3， 9 cm，CHAN
算法的均方根误差比 WLS 算法降低了 %；CHAN 算法的定位精度高于 WLS 算法，更
加适用于煤矿井下人员定位。
关键词：井下人员定位；超宽带；双边双向测距；加权最小二乘算法；CHAN 算法
中图分类号： 文献标志码：A

0 引言 员定位对精度要求较高，因此适宜采用
瓦斯爆炸、塌方等灾难严重威胁井下 DS-TWR 测距算法[9]。根据测距信息，通
人员的生命安全，因此有必要建立有效的 过位置解算算法可得到定位标签的坐标。
井下人员精确定位方案，当发生矿难时， 本文通过静态实验和动态实验对加权最小
施救人员可对矿工进行精准定位并展开营 二乘（Weighted Least Squares，WLS）算
救[1]