煤礦井下的UWB定位基站布設優化研究

摘 要：為了克服煤礦井下復雜環境對超寬帶（UWB）定位系統基站布設的影響，本研究引入了一種創新的自然啟發式元啟發算法——星鴉優化算法（NOA），旨在優化UWB定位系統的基站布局。本文以UWB基站布設的區域覆蓋率作為優化的目標函數，并通過NOA的迭代過程，尋求最優的基站布局方案。仿真試驗表明，NOA的收斂精度和收斂速度很高。研究結果表明，NOA在井下復雜環境中的UWB定位系統中的應用潛力很大，為進一步測試實際環境和算法優化提供了理論基礎和實踐指導。

關鍵詞：UWB定位技術；星鴉優化算法；基站布設；煤礦井下；區域覆蓋率

中圖分類號：TN 914" " " " " 文獻標志碼：A

隨著國家對煤礦安全和智能化建設的重視，煤礦井下定位系統面臨新挑戰，須在復雜的電磁干擾、多徑和陰影效應環境中實現高準確性和高時效性定位[1]。傳統的射頻識別（RFID）、Wi-Fi、紫蜂無線通信網絡（ZigBee）和藍牙等技術在適應性、抗干擾性和傳輸距離等方面存在不足，難以滿足高精度需求。超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）技術以其優越的抗干擾性和穿透能力，能夠在井下復雜環境中進行高精度定位。然而，井下環境的復雜性對定位系統的設計和實施提出了挑戰，特別是在基站布設優化方面。在煤礦井下環境中，布設UWB基站對定位精度有顯著影響[2]。基站布設不當會導致定位誤差增大，影響救援和監測工作的效果。因此，研究和開發一種高效的基站布設優化方法十分重要。本文提出了一種新型基站布設優化方法，將星鴉優化算法（Nutcracker Optimization Algorithm，NOA）應用于煤礦井下UWB定位系統?！?br>