煤礦井下超寬帶信號(hào)路徑損耗測(cè)量與分析

竇學(xué)麗， 牛永剛， 殷鵬， 李京生， 欒良良， 藍(lán)祥

(北京永安信通科技有限公司， 北京 100089)

0 引言

井下動(dòng)目標(biāo)精確定位是煤礦安全高效生產(chǎn)的重要保障。通過(guò)目標(biāo)位置信息，呈現(xiàn)井下生產(chǎn)運(yùn)行情況，從而合理調(diào)配井下資源，有效應(yīng)對(duì)突發(fā)險(xiǎn)情[1]。出于安全方面的考慮，井下動(dòng)目標(biāo)精確定位主要采用無(wú)線通信的定位方法[2]。超寬帶(Ultra Wide Band，UWB )通信是一門(mén)新興無(wú)線通信技術(shù)，具有抗多徑能力強(qiáng)、系統(tǒng)復(fù)雜性低等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)高精度定位，在礦井無(wú)線定位領(lǐng)域有良好的應(yīng)用前景[3]。

目前，基于UWB技術(shù)的礦井人員、車輛精確定位系統(tǒng)已在少數(shù)煤礦實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行，正在進(jìn)入推廣階段。對(duì)UWB信號(hào)井下路徑損耗特征等方面的研究可為UWB精確定位系統(tǒng)推廣提供基礎(chǔ)技術(shù)支持。UWB信號(hào)的路徑損耗特征是由隨距離變化的平均路徑損耗和因障礙物遮蔽產(chǎn)生的陰影衰落2個(gè)部分組成[4]。平均路徑損耗是指有效接收信號(hào)功率較發(fā)射信號(hào)功率的衰減值，是評(píng)估無(wú)線定位系統(tǒng)覆蓋范圍的重要參數(shù)[5]。陰影衰落是指在實(shí)際環(huán)境中，由于障礙物與復(fù)雜地形等因素的影響，2個(gè)不同位置的點(diǎn)即使與發(fā)送端的距離相同，接收到的信號(hào)強(qiáng)度也可能不同[6]。

通過(guò)查閱大量參考文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)目前UWB信號(hào)井下路徑損耗特征的研究主要采用理論建模與仿真實(shí)驗(yàn)手段[7-9]，對(duì)井下UWB信號(hào)的實(shí)際測(cè)量研究較少。針對(duì)上述問(wèn)題，本文對(duì)山西潞安集團(tuán)高河煤礦礦井架空乘人裝置(猴車)運(yùn)行巷道和掘進(jìn)工作面2種典型場(chǎng)景下的UWB信號(hào)進(jìn)行路徑損耗測(cè)量與分析，所得結(jié)果可用于指導(dǎo)礦井UWB精確定位系統(tǒng)部署方案設(shè)計(jì)。……