矿用人员定位系统

在信息化和智能化高度发展的今天，人们对于实时定位技术和测距系统的研究有了长足的进步，以线性调频扩频 UWB技术为代表的定位技术得到了广泛的发展和应用，极大地提升了井下定位工作的准确性和稳定性，为煤矿安全生产提供了基本的技术保障。而基于煤矿开采井下环境复杂性和危险性的特点，有必要建设一套完善的煤矿安全监控系统，及时了解井下工作人员的位置、数量和等相关信息，一旦发生矿井安全事 故可以为救援工作提供有力的保障。

 

UWB 技术全称为超宽带技术 (Ultra Wide—band)，是一种利用纳秒至微妙级的非正弦波窄脉冲实现无载波通讯的新型通信技术，被认为是进行高速和短距离通讯的理想信息传播技术，他的出现给信息技术和通论领域带来了一场新的技术革命。与传统的BPSK信号传输技术相比，UWB技术没有利用余弦波进行载波调制，而是发射出很多小于1I18的电脉冲信 号，因而其占用的频谱范围更宽 ，功率更小，也更加利于进行短短距离通讯和信号传递。UWB技术使用的频率为3.1GHZ到10.6GHZ之间的频谱 ，具有对干扰信号不敏感、信号发射密度低以及截获可能性低等优势。

 

UWB技术特点

UWB技术主要有以下几方面的优势：

①抗干扰能力强。UWB信号具有更大的处理增益，可以将传输信号分散在宽阔的频带中，因而抗干扰能力更强；

②传输速率高。据现场实测数据表明，UWB技术的传输速度达到了几十M bit／s 到几百Mbit／s 之间 ，甚至比蓝牙的传输速度快了近一百倍，未来有望超 过IEEE802.11a 和 IEEE802.1lb；

③UWB使用的带宽达到了几个GHZ以上，信息密度更高，同时与低带宽的普通信号工作互不干扰 ，有效地提升信号传输质量；

④ 低能耗。UWB信号传输技术只发出0和1两种脉冲信号，且只在需要时发射载波，因而更加节能；

⑤保密性好。UWB技术的保密性表现在两个方面 ，一是采用跳时扩频，接收机只有在发送端扩频码时才能进行解码操作，二是用传统的信号接收机无法接收到信号。

从基本原理来看，TDOA工作模式具有两个参数估计模型，一是基于标签信号到达两个基站位置的到达时间差来求出双曲线的方程，然后联立方程求出目标的距离坐标位置；

二是采取特定的计算方法将两个基站接收的信号进行互相关运算来获取TDOA的值。在实际工作中一般是没有参考时间的，因此第二种测量方法的应用范围更加广泛，且互相关的运算方法的测量精度更高、定位更加准确。定位模型的确立和相关参数的确定可以采用如下方式进行：首先将建立坐标系，将测量目标用坐标表示，计算出目标间的距离差，并确定每一条测量曲线的函数表达式；然后将几个测量曲线的方程进行联立，求出焦点坐标即为目标对象的具体位置；最后利用协方差计算出求解出测量误差值。