The multipath influence in coal mine is very serious, and the error of TOA ranging result has non-zero mean error, which affects the positioning accuracy of downhole positioning system. In order to solve the problem, improve the location accuracy of TOA positioning system, the invention provides a method for reconstructing TOA location of coal mine underground one dimensional space of a virtual plane constraints: direction extending along the roadway to the X axis, the width of roadway to the Y axis, a ranging plane, estimated the redundant information is reconstructed by the two-dimensional virtual space in Y direction the solution of X direction value reconstruction after transfer to the ranging error solution of Y direction, and the solution for the X estimates ranging from X by plane constraint real value approach, reduces the positioning error in X direction, with the final estimates of X as a result, the implementation of one dimension positioning in the tunnel. The invention reduces the number of base stations required for conventional positioning, effectively excavates the redundant information in two-dimensional space, and remarkably improves the positioning accuracy, and is especially suitable for the positioning of long and narrow spaces in a coal mine.
【技术实现步骤摘要】
虚拟平面约束下重构一维空间的煤矿井下TOA定位方法
本专利技术涉及一种在煤矿井下进行精确定位的方法,具体是通过TOA测距方式获得移动节点与2个固定基站的距离,将该2个基站确定的定位平面按巷道走向重构一维空间,从而实现在巷道内的精确定位。属无线电定位
,适用于煤矿井下工作人员及设备定位系统的开发。
技术介绍
多数精确定位系统是通过测量到达时间(Time-Of-Arrival,TOA)来获取发射节点与定位节点之间的距离,换言之,测量TOA是最有效最准确获取收发双方距离的方法。扩频测距是应用广泛的一种TOA测距方法,它是通过码相关运算来获取TOA信息的,然而在煤矿井下多径环境下,如图1所示,扩频码理想的相关图呈三角形,而在多径严重的实际情况下呈钟形,且相关峰明显延迟。虽然扩频技术具有突出的抗多径干扰的能力,但对于这种无线传播的额外延迟给TOA的测量带来的测量误差的情况却没有好的解决方法。特别地,这种由于额外延迟造成的测量误差的均值不为零,而目前很多成熟的定位跟踪算法要求距离的测量值具有均值为0的测量误差,因此,研究能够抑制非零均值测量误差的定位方法,提高定位精度,无疑对煤矿井下人员定位系统的建设与开发具有重要意义。
技术实现思路
为了解决煤矿井下严重的多径影响造成距离测量结果有偏移误差从而影响井下人员定位系统的定位精度问题,本专利技术提供了一种虚拟平面约束下重构一维空间的TOA定位方法。方法考虑到实际矿井巷道狭长,井下定位系统只需要知道在巷道的哪一段,并不关心该移动点究竟是在巷道中的偏左还是偏右,因此,方法的解决思路是忽略巷道宽度定位信息,将测距误差转移到巷道 ...
【技术保护点】
一种虚拟平面约束下重构一维空间的煤矿井下TOA定位方法,其特征在于,将定位基站沿巷道的同一侧分布,沿巷道延伸方向设为x轴,巷道宽方向设为y轴,建立测距平面;所述的定位基站通过TOA测距获得移动目标与基站的伪距,即带有测量误差的距离值;采用2站测距平面定位,得到测距平面上的2个测量方程,求解所述测量方程所获得的解点视为虚拟位置估计点,所述的虚拟位置估计点所在测距平面视为虚拟平面;巷道为狭长空间,忽略其宽度,视为一维空间,利用二维虚拟空间y方向的冗余信息重构解点x方向的估计值,重构后解点的x方向估计值受到测距平面约束而向x真实值趋近,减少了x方向的定位误差;丢弃所述重构后解点的y方向估计值,其x方向的值即是对移动目标在巷道位置的估计,从而实现在巷道内的一维定位。
【技术特征摘要】
1.一种虚拟平面约束下重构一维空间的煤矿井下TOA定位方法,其特征在于,将定位基站沿巷道的同一侧分布,沿巷道延伸方向设为x轴,巷道宽方向设为y轴,建立测距平面;所述的定位基站通过TOA测距获得移动目标与基站的伪距,即带有测量误差的距离值;采用2站测距平面定位,得到测距平面上的2个测量方程,求解所述测量方程所获得的解点视为虚拟位置估计点,所述的虚拟位置估计点所在测距平面视为虚拟平面;巷道为狭长空间,忽略其宽度,视为一维空间,利用二维虚拟空间y方向的冗余信息重构解点x方向的估计值,重构后解点的x方向估计值受到测距平面约束而向x真实值趋近,减少了x方向的定位误差;丢弃所述重构后解点的y方向估计值,其x方向的值即是对移动目标在巷道位置的估计,从而实现在巷道内的一维定位。2.根据权利要求1所述的一种虚拟平面约束下重构一维空间的煤矿井下TOA定位方法,其特征在于,所述的虚拟平面约束下重构一维空间的定位方法,具体包括以下步骤:(1)在虚拟的测距平面上建立测量方程:i=1,2;其中,di为移动目标与第i个基站的伪距,(xi,yi)为第i个定位基站的位置坐标,(x,y)为移动目标的位置坐标;(2)设置位置估计值中的y值浮动区间:y_mean-dadj*y_dev<Deltay<y_mean+dadj*y_dev,其中,Deltay表示y值浮动区间的一个变量,y_me...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙继平,蒋恩松,
申请(专利权)人:中国矿业大学北京,
类型:发明
国别省市:北京,11
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