基于UWB技术的矿用移动式读卡器设计

张立群

（1.煤炭科学技术研究院有限公司，北京 100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室，北京 100013；3.北京市煤矿安全工程技术研究中心，北京 100013）

目前煤矿人员定位系统主要采用RFID、WIFI、ZigBee等区域定位技术，普遍存在着定位精度不足、传输距离短、漏卡、易受周围环境影响等问题[1]。这使得在矿难发生时，难以准确确定井下人员的位置来开展救援。随着智慧化矿山的建设，目前UWB精确人员定位系统已在逐步的替换传统区域定位系统。在国家安监局最新印发的AQ 6210—2020《煤矿井下人员定位系统通用技术条件》(送审稿)中，对精确人员定位系统的各项指标做了具体要求，其中系统应有便携式的读卡设备实现脱网定位功能作为强制性条款，使之在应急救援及系统维护等方面发挥重要作用。超宽带（Ultra Wide Band,UWB）技术是一种使用1 GHz以上频率带宽的无线载波通信技术，通过发送和接收纳秒级非正弦波窄脉冲来传输数据信号，具有很强的时间分辨力，可实现厘米级的精确定位[2]，具有定位精度高、抗多径衰落能力强、穿透能力强、功耗低等优点，非常适合在复杂环境的井下实现精确定位。

鉴于此，设计了一种基于UWB技术和SDSTWR双边双程测距算法的矿用移动式读卡器，实现在较大范围内快速识别多张定位卡的精确位置和人员信息，对系统维护以及灾后开展科学救援，提高救援的时效性具有重要的现实意义，符合智慧矿山建设的发展趋势。

1 UWB精确测距原理

设计的移动式读卡器的精确测距原理基于到达时间（Time of Arrival,TOA）方法的SDS-TWR双边双程测距算法。……