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题名基于UWB的矿井下人员协同定位算法
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作者
王磊
张文博
于金霞
贺军义
袁瑞甫
高岩
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机构
河南理工大学计算机学院
河南理工大学能源科学与工程学院
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出处
《河南理工大学学报(自然科学版)》
北大核心
2025年第6期201-208,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52174109)
河南省科技攻关项目(212102210092)。
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文摘
目的针对矿井下定位盲区、工作面人员定位精度不足以及非视距(non-line-of-sight,NLOS)误差等问题,提出一种基于超宽带(ultra-wideband,UWB)技术的矿井人员协同定位算法,旨在显著提升定位精度,优化基站部署方案,并为矿井安全管理提供高效、可靠的技术支持。方法首先,算法利用矿井人员携带的移动节点作为中继节点,构建协同定位机制,通过信号中继有效降低UWB基站在井下工作面的部署密度和通信半径要求。这种设计不仅适应复杂巷道环境,减少定位盲区,还可显著提升信号覆盖范围,克服空间狭窄和基站布设受限的挑战。其次,为解决NLOS误差对定位精度的影响,算法采用两阶段误差消减策略:通过高斯模型对NLOS误差进行初步建模与校正,有效削弱由墙体、设备等障碍物引起的信号传播偏差;结合网格筛选策略,通过划分网格并剔除异常值,进一步提高定位数据的可靠性。最后,算法引入一种改进的麻雀搜索算法,通过自适应步长和动态权重机制优化全局寻优过程,显著提升收敛速度和定位精度。结果仿真结果表明,所提算法平均定位精度达到0.19 m,相较于同类型效果较优的相关算法具有更高的精度和稳定性,且在基站数量较少时仍能保持优异性能,计算效率满足实时需求。结论所提算法有效解决了井下定位的技术难题,为矿井人员的安全监控提供了高效、精准的解决方案,具有重要的理论和应用价值。
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关键词
超宽带
人员辅助协同定位
通信半径
网格筛选
改进麻雀算法
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Keywords
UWB
personnel assisted cooperative positioning
communication radius
mesh filter
improved sparrow search algorithm
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分类号
TP399
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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