针对煤矿井下人机协同作业中的安全防护需求,设计了一种基于超宽带(UWB)技术的电子围栏系统,构建了一个包含定位、通信、控制“三位一体”的主动防护体系。系统通过UWB技术实现了厘米级的高精度定位,并结合多基站同步定位的飞行时间差(T...针对煤矿井下人机协同作业中的安全防护需求,设计了一种基于超宽带(UWB)技术的电子围栏系统,构建了一个包含定位、通信、控制“三位一体”的主动防护体系。系统通过UWB技术实现了厘米级的高精度定位,并结合多基站同步定位的飞行时间差(Time of Flight,TOF)测距优化算法,突破了传统定位技术中单基站的局限,成功实现了标签在复杂井下环境中通过多个定位设备之间的无缝协同定位。系统构建了一种RS485/UWB异构数据传输架构,通过RS485总线实现远距离稳定通信,结合UWB无线技术形成冗余传输通道,确保危险区域预警/停机数据能够在井下复杂、恶劣环境下可靠传输。硬件方面,设计了一种具备多模态数据融合能力的智能读卡器装置,能够集成UWB测距数据、AI视频识别装置数据、近场感应终端数据,通过场景状态评估算法实现对人员定位卡、声光报警器、断电保护装置的分级联动控制。试验验证表明,系统响应时间低于2 s,能够在人员接近危险区域时迅速发出报警信号并实现设备的断电保护;双向报警机制的成功率达到了99.3%,有效保证了当人员接近危险区域时,同时向作业人员和设备操作端发出警报;系统的误报率被控制在0.2%以内,避免了因错误检测导致的设备误断电,确保了安全性和稳定性。此外,系统数据的无线上传成功率高达99.1%,为井下复杂环境中的预警/停机数据提供了稳定的冗余传输通道。展开更多
为解决多基站定位模型中基站之间同步代价高的问题,提出了一种基于多根长馈线天线基站的到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位模型,给出了模型方程和求解方法,该方法将复杂的3对距离差方程组转化为1个一元八次方程,然后采用...为解决多基站定位模型中基站之间同步代价高的问题,提出了一种基于多根长馈线天线基站的到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位模型,给出了模型方程和求解方法,该方法将复杂的3对距离差方程组转化为1个一元八次方程,然后采用Aberth-Newton迭代法来迭代求解方程。通过计算机仿真验证了基于多根长馈线天线基站的TDOA定位模型和解法的有效性,并对该模型的多解问题进行了分析,用优化基站布局的方案,解决了定位模型的唯一解问题。本定位模型在覆盖范围数百米时,定位精度可达分米级。展开更多
文摘针对煤矿井下人机协同作业中的安全防护需求,设计了一种基于超宽带(UWB)技术的电子围栏系统,构建了一个包含定位、通信、控制“三位一体”的主动防护体系。系统通过UWB技术实现了厘米级的高精度定位,并结合多基站同步定位的飞行时间差(Time of Flight,TOF)测距优化算法,突破了传统定位技术中单基站的局限,成功实现了标签在复杂井下环境中通过多个定位设备之间的无缝协同定位。系统构建了一种RS485/UWB异构数据传输架构,通过RS485总线实现远距离稳定通信,结合UWB无线技术形成冗余传输通道,确保危险区域预警/停机数据能够在井下复杂、恶劣环境下可靠传输。硬件方面,设计了一种具备多模态数据融合能力的智能读卡器装置,能够集成UWB测距数据、AI视频识别装置数据、近场感应终端数据,通过场景状态评估算法实现对人员定位卡、声光报警器、断电保护装置的分级联动控制。试验验证表明,系统响应时间低于2 s,能够在人员接近危险区域时迅速发出报警信号并实现设备的断电保护;双向报警机制的成功率达到了99.3%,有效保证了当人员接近危险区域时,同时向作业人员和设备操作端发出警报;系统的误报率被控制在0.2%以内,避免了因错误检测导致的设备误断电,确保了安全性和稳定性。此外,系统数据的无线上传成功率高达99.1%,为井下复杂环境中的预警/停机数据提供了稳定的冗余传输通道。
文摘为解决多基站定位模型中基站之间同步代价高的问题,提出了一种基于多根长馈线天线基站的到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)定位模型,给出了模型方程和求解方法,该方法将复杂的3对距离差方程组转化为1个一元八次方程,然后采用Aberth-Newton迭代法来迭代求解方程。通过计算机仿真验证了基于多根长馈线天线基站的TDOA定位模型和解法的有效性,并对该模型的多解问题进行了分析,用优化基站布局的方案,解决了定位模型的唯一解问题。本定位模型在覆盖范围数百米时,定位精度可达分米级。
