基于超宽带技术的矿用人员精准定位系统

赵林 ，孙增荣，王纪强，刘统玉

(1.齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省科学院激光研究所，山东 济南 250104；2.山东盛隆安全技术有限公司，山东 济南 250032)

我国是一个矿产资源大国，全国矿井开采数量达10万余座。由于矿产开采业的特殊性，矿产开发成为一个高危行业[1]。因此，为保障矿产开采人员安全，除了采取正常的安全保障措施外，引入有效的人员定位系统，能在灾难发生时为营救被困人员提供更加有效的位置信息。目前的人员定位系统一般采用射频识别技术(radio frequency identification，RFID)、WiFi、ZigBee等无线通信技术实现井下定位，由于测量距离短、稳定性差、易受环境干扰、定位精度低等原因，无法满足矿井的高精度定位要求[2-6]。而随着应急救援认识的不断提升和超宽带(ultra wide band，UWB)脉冲技术的普及应用，井下作业人员精准定位逐渐变成了现实[7]。夏萍萍[8]采用NLOS误差抑制方法，实现了40 m测距范围内的平均定位误差为0.9 m；刘世森[9]采用时分复用技术有效解决了无线信号碰撞问题，在保证定位成功率的同时，实现了定位精度0.3 m，但未对移动目标的定位情况做进一步阐述。从实际应用情况来看，如何进一步提高定位精度(特别针对移动目标)并更好地与矿井地理信息相结合，实现对目标的动态跟踪管理，是目前人员定位系统的研究重点。

针对当前矿井人员定位系统存在的缺陷，本文设计了一种基于超宽带技术的矿井人员定位系统，将UWB技术与矿井CAD图纸进行有效结合，可实现在CAD二维平面内对井下作业人员位置的精准定位及井上井下实时、动态、同步跟踪监测，具有较强的稳定性，可为矿井工作人员的应急救援提供有效的技术支撑。……