[發明專利]一種液壓支架環境減小UWB定位誤差的系統及定位方法

在審

• 申請號: 202211706831.1
• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN116055996A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 文智力;翁凱利;林建賓;文其欽
• 申請（專利權）人: 深圳市翌日科技有限公司
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 鐘浪雅

本發明提供一種液壓支架環境減小UWB定位誤差的系統及定位方法，屬于礦用人員定位技術領域。本發明液壓支架環境減小UWB定位誤差的系統包括平行設置在液壓支架兩側、沿定位標簽移動路徑設置的兩組以上基站群，每組基站群中基站的數量相同，并一一組成定位基站對，還包括分別與所有基站相連的數據處理終端，所述定位標簽同時與所有的基站做TOF定位，所述數據處理終端通過沿定位及占移動路徑設置的基站群和/或定位基站確定定位標簽的最終定位結果。本發明的有益效果為：定位精度高，準確性可靠。

技術領域

本發明涉及一種礦用人員定位技術領域，尤其涉及一種液壓支架環境減小UWB定位誤差的方法。

背景技術

市面上多數聲稱可以達到厘米級的定位，在實際應用中卻天差地別，定位影響因素較多，實驗室的理論值支撐不了應用上的不足。要達到理想狀態，除了在部署上下功夫外，最重要的是對應用場景的深入了解，UWB(UltraWideband，是一種無載波通信技術，利用納秒至微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據)定位影響因素包括金屬物遮擋，墻壁遮擋，玻璃等物品的折射，環境中溫濕度等因素。

如圖1所示，液壓支架附近空間，幾乎全是金屬環境，障礙物巨多，加上定位標簽佩戴人體腰部，存在身體遮擋可能性，所屬環境復雜，存在很多NLOS(NonLineofSight,即非視距，通信的兩點視線受阻，彼此看不到對方，菲涅爾區大于50％的范圍被阻擋)情況，受多徑效應影響非常明顯，如圖2、3所示。多徑效應主要產生的原因是障礙物遮擋主徑，并有一個或者多個較強的反射徑，此時會對定位造成較大影響，從而影響定位精度。雖然定位基站自身有一定多徑辨別能力，但是多金屬環境中，仍然有誤判的可能。

液壓支架的環境下，多徑效應在不同情況下，對定位的影響強弱不同。在大多數情況下，定位環境較為理想，較容易區別主信號和反射信號(主信號強度明顯強于反射信號)，多徑效應影響不大；但在液壓支架環境四周表面光滑的金屬面較多時，信號容易通過金屬面反射，另外人體對UWB的信號具有很強的吸收力，如圖3所示，若節點A1為定位標簽，人為障礙物，節點A2為定位基站，那么在一些情況下反射信號的強度會大于直射的主信號此時無法分離出主信號，定位結果的準確性降低。

在實際應用中，還有很多因素會影響精度，要想提高精度，需要在干擾的源頭上要有所控制。首先，基站安裝的位置不能貼近大面積金屬，遠離玻璃窗戶、玻璃墻壁、液體容器、日光燈、大型機械設備、高功率無線電裝置等，天線的安裝要與地面垂直；其次，標簽的佩戴方式也有影響，由于人體對UWB的信號具有很強的吸收力，所以標簽貼近胸口會明顯影響精度；再者，難以排除的多徑效應，由于電磁波在空間傳播時會經過一些金屬或其他介質的反射，導致多徑效應的影響不可避免。因此該部分對精度的影響只能通過后期對采樣的處理以及算法來彌補。現有技術還沒有針對大量金屬等液壓支架環境下、提高定位精度的方案。

發明內容

為解決現有技術中的問題，本發明提供一種液壓支架環境減小UWB定位誤差的系統及定位方法。

本發明液壓支架環境減小UWB定位誤差的系統包括平行設置在液壓支架兩側、沿定位標簽移動路徑設置的兩組以上基站群，每組基站群中基站的數量相同，并一一組成定位基站對，還包括分別與所有基站相連的數據處理終端，所述定位標簽同時與所有的基站做TOF定位，所述數據處理終端通過沿定位及占移動路徑設置的基站群和/或定位基站確定定位標簽的最終定位結果。

本發明作進一步改進，所述基站群的數量為兩個，每個基站群中基站的數量為2個以上。

本發明還提供一種基于所述液壓支架環境減小UWB定位誤差的系統的定位方法，包括如下步驟：

S1：定位標簽同時與所有的基站做TOF(飛行時間測距法)定位，分別獲取定位標簽到所有基站的距離；

S2：獲取基站群中兩兩基站的距離；

S3：根據步驟S1和步驟S2的數據計算相鄰基站之間距離的誤差值；