【技术实现步骤摘要】
改进的煤矿井下人员定位算法
[0001]本专利技术涉及一种煤矿井下人员定位算法，特别是一种改进的煤矿井下人员定位算法。
技术介绍
[0002]如今，煤矿开采已经成为高危职业。为有效保护煤矿从业者的人身安全，我国部分煤矿正在引进地下无线定位技术。精准的煤矿井下人员定位系统，为了解井下工作人员的实况信息，快速向地面提供救援信息，以及矿下紧急救援等工作的开展，均提供了更加全面的保障。定位技术在近年来高速发展，GPS技术(Global Positioning System，GPS)就是各类定位技术中的代表。GPS虽然能够被普遍的应用于地面场景中的室外定位，但是对于井下，GPS技术发出的信号却不能被接收设备接收，因此GPS技术并不适合应用于较为复杂的井下环境。目前的井下人员主要的定位技术包括ZigBee、WiFi等技术。
[0003]但ZigBee、WiFi等技术存在如下缺陷：当无线信号传播受到障碍时，定位不够准确。
[0004]国家专利局公开的CN102768352A中，也记载了基于Zigbee、WiFi等技术的计算...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改进的煤矿井下人员定位算法，包括基于到达时间测距算法的测距技术，同时融合了改进的卡尔曼滤波定位算法对井下人员进行定位，具体方法如下：S1、建立井下信号基站；S2、对数据进行预处理，获取源节点与锚节点的TOA数据集；S3、采用TOA方法中待测距离、信号到达时间、传播速度之间的关系实现目标位置待测标签的检测：d＝ct
ToA
式中：d是待测节点和基站之间的距离，c是无线信号在空气中的传播速度，t
TOA
是设备无线信号发射和接收所需时间差；为解决基站与标签的时间同步问题采用双边双程测距法；该方法具有的特点是不需两节点时钟同步，能够有效降低时钟误差对其定位精度的影响，可通过硬件芯片设计来进行时间延迟来配合UWB高速信号的时间同步，用设定时间间隔对时钟的误差进行补偿；无线信号经过两次双程TOA测距；TOF为光脉冲飞行时间，T
A
、T
B
表示接收信号处理后再发出信号所需的时间，T
AB
、T
BA
表示在同一节点上从发出信号到最终接收信号所需的时间，则两次信号往返所需的整体时间为：则SDS
‑
TWR的测距公式为：在井下环境下信号的传输距离多为中短程，所以TOF飞行时间要远小于基站和待测标签的处理时间差，同时硬件电路中的时钟会出现晶振偏频现象，e
A
、e
B
为节点的时间偏移量，结合测距公式可简化为：无线信号在实际传播过程中几乎不可能避开所有障碍物，信号的传输会出现受到干扰的情况；引入改进卡尔曼滤波技术抑制NLOS带来的误差，提升定位精度；首先将原数据进行卡尔曼滤波运算，并进行定位实验；移动结点A和B之间的距离，r
k
可以看作是在很短的预设时间内的均匀变化：r
k
＝r
k
‑1+t
k
‑1·
(r
k
‑1‑
r
k
‑2)/t
k
‑2+ω
k
‑1离散Kalman滤波方程如下式：x
k
＝Ax
k
‑1+ω
k
‑1式中，x
k
是状态的真实值，ω
k
‑1是服从高斯分布的噪声，t为节点AB从第k个采样点运动到第k+1个采样点所用的时间，A是观测向量的转移阵；离散卡尔曼滤波方程表示为：
z
k
＝Hx
k
+v
k
式中，z
k
为采样点k对应的距离测量值，v
k
和x
k
分别为观测噪声和进程噪声，H＝[1，0]；分别为观测噪声和进程噪声，H＝[1，0]；分别为观测噪声和进程噪声，H＝[1，0]；分别为观测噪声和进程噪声，H＝[1，0]；分别为观测噪声和进程噪声，H＝[1，0]；式中，为状态的预测值，也称先验状态估计值，B是将输入转为状态的矩阵，P
k
为误差协方差矩阵；K
k
是卡尔曼增益矩阵，R，Q为标量参数；受煤矿井下巷道环境复杂造成的信号失真，信号衰落的影响，往往会使得数据不准确；通过KF预估当前传感器的测量值和前一点采样点的值后，判断是否超过阈值Tr，通过KF预估当前传感器的测量值和前一点采样点的值后，判断是否超过阈值Tr，由于井下复杂情况下对人员的定位往往不是线性系统能够解决的，采用改进卡尔曼滤波在TOA算法下采用逼近和近似...
【专利技术属性】
技术研发人员：李胜利，陈子春，韩国庆，苗祥，付华，王宝来，刘贺扬，李小良，徐耀松，轩红新，刘辛颖，王玉福，王淑红，肖伟，王超，宋巍，边静，
申请(专利权)人：开滦集团有限责任公司电信分公司，
类型：发明
国别省市：
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