[发明专利]一种液压支架环境减小UWB定位误差的系统及定位方法

说明书

本发明提供一种液压支架环境减小UWB定位误差的系统及定位方法，属于矿用人员定位技术领域。本发明液压支架环境减小UWB定位误差的系统包括平行设置在液压支架两侧、沿定位标签移动路径设置的两组以上基站群，每组基站群中基站的数量相同，并一一组成定位基站对，还包括分别与所有基站相连的数据处理终端，所述定位标签同时与所有的基站做TOF定位，所述数据处理终端通过沿定位及占移动路径设置的基站群和/或定位基站确定定位标签的最终定位结果。本发明的有益效果为：定位精度高，准确性可靠。

技术领域

本发明涉及一种矿用人员定位技术领域，尤其涉及一种液压支架环境减小UWB定位误差的方法。

背景技术

市面上多数声称可以达到厘米级的定位，在实际应用中却天差地别，定位影响因素较多，实验室的理论值支撑不了应用上的不足。要达到理想状态，除了在部署上下功夫外，最重要的是对应用场景的深入了解，UWB(UltraWideband，是一种无载波通信技术，利用纳秒至微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据)定位影响因素包括金属物遮挡，墙壁遮挡，玻璃等物品的折射，环境中温湿度等因素。

如图1所示，液压支架附近空间，几乎全是金属环境，障碍物巨多，加上定位标签佩戴人体腰部，存在身体遮挡可能性，所属环境复杂，存在很多NLOS(NonLineofSight,即非视距，通信的两点视线受阻，彼此看不到对方，菲涅尔区大于50％的范围被阻挡)情况，受多径效应影响非常明显，如图2、3所示。多径效应主要产生的原因是障碍物遮挡主径，并有一个或者多个较强的反射径，此时会对定位造成较大影响，从而影响定位精度。虽然定位基站自身有一定多径辨别能力，但是多金属环境中，仍然有误判的可能。

液压支架的环境下，多径效应在不同情况下，对定位的影响强弱不同。在大多数情况下，定位环境较为理想，较容易区别主信号和反射信号(主信号强度明显强于反射信号)，多径效应影响不大；但在液压支架环境四周表面光滑的金属面较多时，信号容易通过金属面反射，另外人体对UWB的信号具有很强的吸收力，如图3所示，若节点A1为定位标签，人为障碍物，节点A2为定位基站，那么在一些情况下反射信号的强度会大于直射的主信号此时无法分离出主信号，定位结果的准确性降低。

在实际应用中，还有很多因素会影响精度，要想提高精度，需要在干扰的源头上要有所控制。首先，基站安装的位置不能贴近大面积金属，远离玻璃窗户、玻璃墙壁、液体容器、日光灯、大型机械设备、高功率无线电装置等，天线的安装要与地面垂直；其次，标签的佩戴方式也有影响，由于人体对UWB的信号具有很强的吸收力，所以标签贴近胸口会明显影响精度；再者，难以排除的多径效应，由于电磁波在空间传播时会经过一些金属或其他介质的反射，导致多径效应的影响不可避免。因此该部分对精度的影响只能通过后期对采样的处理以及算法来弥补。现有技术还没有针对大量金属等液压支架环境下、提高定位精度的方案。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种液压支架环境减小UWB定位误差的系统及定位方法。

本发明液压支架环境减小UWB定位误差的系统包括平行设置在液压支架两侧、沿定位标签移动路径设置的两组以上基站群，每组基站群中基站的数量相同，并一一组成定位基站对，还包括分别与所有基站相连的数据处理终端，所述定位标签同时与所有的基站做TOF定位，所述数据处理终端通过沿定位及占移动路径设置的基站群和/或定位基站确定定位标签的最终定位结果。

本发明作进一步改进，所述基站群的数量为两个，每个基站群中基站的数量为2个以上。

本发明还提供一种基于所述液压支架环境减小UWB定位误差的系统的定位方法，包括如下步骤：

S1：定位标签同时与所有的基站做TOF(飞行时间测距法)定位，分别获取定位标签到所有基站的距离；

S2：获取基站群中两两基站的距离；

S3：根据步骤S1和步骤S2的数据计算相邻基站之间距离的误差值；