基于UWB技術的礦山電鏟定位算法研究

郭安斌，蘇紅俊，閆孝姮

(1.中國神華能源股份有限公司 哈爾烏素露天煤礦， 內蒙古 鄂爾多斯 010300；2.遼寧工程技術大學 電氣與控制工程學院， 遼寧 葫蘆島 125105)

0 引言

礦山工作環(huán)境惡劣，傳統(tǒng)的電纜卷放方法無法保證電鏟長時間供電，造成電鏟工作效率低下，且供電過程中存在安全隱患。跟隨電鏟移動的新型電纜卷放車可解決上述問題。要實現(xiàn)電纜卷放車對電鏟的自主跟隨，電鏟的定位與跟蹤非常必要，定位是電纜卷放車完成路徑規(guī)劃、自主導航等復雜任務的前提[1]。傳統(tǒng)的無線定位技術包括全球定位系統(tǒng)(GPS)、WiFi、射頻識別(RFID)等，這些技術由于自身局限性，無法實現(xiàn)對電鏟的高精度定位，不適合電鏟設備的大規(guī)模裝備與長期化應用。超寬帶(UWB)技術采用納秒級的非正弦波窄脈沖技術實現(xiàn)定位，具有定位精度高、抗噪聲能力強、多徑分辨率高與穿透力強的特點，在礦山環(huán)境中應用具有很大優(yōu)勢[2-4]。此外，UWB的無線通信空間容量能很好地滿足電鏟定位需求[5]。文獻[6-7]驗證了UWB技術適用于礦山環(huán)境中大型機械的定位。

目前，常用的UWB定位算法包括到達時間(TOA)、飛行時間(TOF)、到達時間差(TDOA)、到達角(AOA)等，其中TDOA算法與TOF算法在工業(yè)應用中使用較多。相較于TOF 算法，TDOA算法中定位標簽只需要發(fā)射或接收1次UWB信號，縮短了工作時長，降低了功耗，提高了定位容量，且可實現(xiàn)動態(tài)定位，更適用于礦山工作環(huán)境。因此，本文采用TDOA算法實現(xiàn)電鏟定位。

針對基于TDOA算法的運動目標定位問題，張麗[8]提出了一……