UWB超宽带技术在矿山定位系统的应用

UWB煤矿定位系统

UWB煤矿定位系统1、UWB煤矿定位系统简介煤矿定位管理系统也叫做矿山人员定位管理系统或者矿井定位系统一般集人员考勤、区域跟踪定位、日常管理、轨迹追溯、电子围栏为一体的综合性运用系统。

每个矿工携带一个UWB标签，在矿山作业时能为预先安装在矿道内的定位基站，定位基站采集人员的移动位置信息，并上传到定位引擎系统进行计算和呈现，使管理人员能够随时掌握人员的运动轨迹，以便于进行合理的调度管理。

一旦意外事故发生，救援人员可根据该系统所提供的人员分布数据、图形，迅速了解有关人员的精确位置情况，及时采取相应的救援措施，提高应急救援工作的效率。

目前该系统已经逐步从人员识别扩展到设备识别等方面。

2、UWB煤矿定位系统方案设计矿山人员定位(煤矿定位)管理系统包括定位标签、定位基站、UWB腕带、定位引擎、大数据平台等。

因此，在设计方案时，除了考虑其功能外，在稳定性、可靠性、抗干扰能力、容错能力及异常保护等方面也进行了充分考虑。

项目方案采用现有成熟的以太网和POE供电的方式为主传输平台，和相应的定位基站、人员UWB定位标签等设备与系统挂接，通过将采集的定位标签的位置信息进行后台数据交换从而实现作业人员的跟踪定位和安全管理。

系统总体设计主要体现在：实现矿山作业人员进出的有效识别和监测监控，使管理系统充分体现“人性化、信息化和高度自动化”，实现数字化矿山/隧道人员管理的目标。

为矿山管理人员提供人员进出限制、考勤作业、监测监控、轨迹图、电子围栏、位置告警等多方面的管理信息，一旦发生安全事故，可以迅速定位到工作人员最后的精确定位地点及其数量，保证抢险救灾和安全救护工作的高效运作。

系统设计的安全性、可扩容性、易维护性和易操作性。

轻松联网，BS结构，轻松实现广阔地域联网监控2.1UWB煤矿定位系统原理矿山人员定位(煤矿定位)管理系统是由地面监控中心主计算机在系统软件支持下，通过数据传输接口和沿巷道铺设的通讯光/电缆，定时对安装的UWB定位基站进行数据巡检和信息采集，定位基站将自动采集有效识别距离内的UWB标签的信息，并根据系统指令，通过传输网络将相关数据传送至地面中心站。

UWB煤矿人员精确定位系统

煤矿人员精确定位系统_UWB高精度定位技术核心功能随着UWB煤矿人员定位系统与煤炭企业的深度融合，煤矿安全生产建设成为煤炭行业实现高质量发展的核心支撑，有助于实现煤矿安全生产、稳定创收和提质增效。

四相煤矿人员定位系统在助力煤矿企业完成智能化系统的建设中，坚持以人为本、安全生产的原则，从井上到井下构建全方位安全生产保障体系。

煤矿人员定位系统的核心功能1.双向通讯功能：煤矿人员定位系统实现了定位标签与地面中心双向通讯的功能，人员佩戴定位标签在可以通过求助按钮像管理中心发送信号，管理中心也可以通过定位标签进行呼叫，下发指令。

2.“一人一卡”唯一性识别：对人员进行出入识别，有效防止“一人多卡、无卡、替卡”等情况发生，提高人员下井安全管控，制止不规范行为，及时消除安全隐患；3.智能信息录入：煤矿人员定位系统对人员信息可以智能化录入、修改、删除，并能根据人员工作情况进行智能考勤、智能调度。

4.轨迹查询：可随意查询人员数量及分布情况：查找任意指定并下人员在某个时间段内的活动轨迹，引进了SVG矢量图技术，选定某一区域，可获得当前该区域的人员信息，选定某一读卡器，可获得经过该读卡器的人员信息和时间，以及所在区队班组、姓名、每月入井工数、入井时间、每天入井情况等显示、打印、查询等功能。

5.丰富的地图功能：具有放大、缩小、移动、视野控制、中心移动、图层控制、地图打印等功能。

具有矢量图管理功能，能够对工程图进行矢量化和矢量图属陛编辑功能，并能在矢量图上定位并显示人员的准确位置和基本信息(包括：姓名、身份证号，区队、职务、工种…)。

能对入井人员信息按照工作单位、职务、工种等情况进行分类检索和报表打印输出。

6.图形绘制功能：系统提供的图形编辑软件能制作矢量图形，并且可导入AutoCAD格式的图形，绘制的图形在配套监测终端上可实时刷新显示。

7.紧急求救功能：发生紧急危险事件时，通过矿工佩戴的识别卡可主动发出求救信号，能及时、准确地发现紧急情况，同时系统提供最佳逃生路线，最大限度保证救援工作的及时陛和安全性。

UWB精确定位在煤矿井下的应用

信息技术与应用\ China Science & Technology OverviewUWB 精确定位在煤矿井下的应用李钵（陕西有色榆林煤业有限公司信息部，陕西榆林719000）摘要：在煤矿井下定位中应用UWB （超宽带）新兴技术有着十分重要的意义。

文章从UWB 精确定位技术的概念以及特点入手, 对其在煤矿井下应用的意义进行总结，并就如何发挥此项技术优势提出针对性建议，以确保煤矿井下定位准确性得到进一步提高。

关键词：UWB 技术；定位；煤矿井下中图分类号：TD79 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）14-0032-020引言煤矿井下工作环境比较特殊，在一个封闭的空间中，空气湿度大、空气中有很多浮游粉尘等，这种环境下想要实现对井下工人以及设备的准确定位存在一定难度。

为保障对煤矿井下工人情况的实时、准确了解，引入现代定位技术至关重要。

文章针对最新的无线定位技术UWB 展开研究，对此种定位技术的特点进行归纳与总结，并对其在煤矿井下应用的意义进行分析，结合煤矿井下环境以及技术特点，对如何发挥UWB 技术定位优势提出针对性建议，以达到对煤矿井下工人以及设备位置信息的准确、实时了解，保障煤矿井下各项工作稳定展开。

1 UWB 技术及其特点1.1 UWB 技术概述UWB 即超宽带技术，是一种新兴的无线技术，通过纳秒级窄脉冲实现信息传输，在短距离通信领域有着十分重要的作用。

特别是在现代科技发展的影响下，对定位技术的要求也进一步提升，因此UWB 技术的应用也随之增加。

1.2 UWB 技术的特点作为一种新兴无线技术，UWB 技术在短距离通信领域的应用十分广泛，而且得到了高度重视。

这主要由于该技术具有自身的独特之处，主要表现在以下几点：（1）具有千兆赫兹容量的无线信道。

由于UWB 技术针对传统无线通信技术存在的问题，如传统通信技术的信道窄、容量小，容易受到外界干扰等情况，而UWB 技术的容量较大，因此可以更好地解决短距离传输中的容量需求等。

UWB高精度定位技术在煤矿辅助运输系统中的应用高旭彬1，2

UWB高精度定位技术在煤矿辅助运输系统中的应用高旭彬1，2发布时间：2021-09-09T03:00:15.459Z 来源：《中国科技人才》2021年第17期作者：高旭彬1，2[导读] 随着煤矿智能化进程的加速推进，煤矿辅助运输系统的智能化升级迫在眉睫，井下高精度定位系统作为智能调度系统的基础，直接决定了辅运系统的智能化程度。

本文以无轨辅助运输系统为例，分析了无轨辅助运输系统存在的问题，阐述了无轨辅助运输系统的建设要求与目标，并完成了基于UWB技术的井下高精度定位系统样机试制，在此基础上完成了UWB和Zigbee定位系统的性能比较测试，测试结果显示，UWB定位系统100m内的静态误差不大于0.5m，Zigbee定位系统100m内的静态误差不大于1m。

高旭彬1，21.中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原 030006；2.煤矿采掘机械国家工程实验室山西太原 030006摘要：随着煤矿智能化进程的加速推进，煤矿辅助运输系统的智能化升级迫在眉睫，井下高精度定位系统作为智能调度系统的基础，直接决定了辅运系统的智能化程度。

本文以无轨辅助运输系统为例，分析了无轨辅助运输系统存在的问题，阐述了无轨辅助运输系统的建设要求与目标，并完成了基于UWB技术的井下高精度定位系统样机试制，在此基础上完成了UWB和Zigbee定位系统的性能比较测试，测试结果显示，UWB定位系统100m内的静态误差不大于0.5m，Zigbee定位系统100m内的静态误差不大于1m。

关键词：辅助运输；矿用；UWB；高精度定位；0引言近年来，随着国家发改委等八部委发布《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，以及山西、山东、贵州等省份关于智能煤矿建设规范等标准的发布，明确提出煤矿辅助运输系统的智能化将是必要的任务，建设智能化辅助运输调度系统，实现辅助运输连续化、高效化。

煤矿辅助运输系统对于井下生产尤为重要，其建设程度直接影响煤矿企业的发展[1]。

基于UWB测距技术的煤矿井下精确定位研究

基于UWB测距技术的煤矿井下精确定位研究摘要: 随着煤矿信息化进程的推进，精确定位已经成为煤矿井下定位的一个趋势。

由于现有矿井人员及机车定位主要采用区域定位技术，存在定位精度不高、抗干扰及穿透能力差等问题。

通过基于UWB测距技术的煤矿井下精确定位研究和应用，对提高煤矿安全生产管理水平与应急救援具有重要的现实意义。

本文通过对UWB测距技术进行了分析研究，并对UWB定位系统时钟同步提出了可行的定位方案。

探讨了煤矿井下NLOS环境下UWB定位的改进算法，有效提高了定位精度，具有较好的实用性。

关键词：UWB测距技术；煤矿井下；精确定位；算法1.UWB技术介绍UWB超宽带技术是一种无线载波通信技术，最早来自于上世纪90年代美国国防部的正式术语，主要用来描述脉冲超宽带传输信息的无线电技术。

UWB超宽带技术与传统通信技术有极大的差异，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有GHz量级的带宽。

与现有的zigBee、蓝牙等短距离无线通信技术相比，UWB技术具有功耗低、穿透力强、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供高精度定位等优点。

2.UWB井下无线测距定位技术2.1基于AOA的测距定位技术基于信号到达角度AOA测距定位技术主要是通过天线阵列作为参考节点来测量与目标节点之间的夹角从而获取目标节点的位置信息。

该AOA定位方法要求使用天线阵列，对天线安装维护具有较高要求，在煤矿井下实施应用难度较大。

2.2基于RSS的测距定位技术RSS测距技术由于利用路径损耗来定位会对环境的变化（例如多径衰落变化等）极为敏感，因此有学者对不同环境下UWB信号传播特性作深入的研究。

通过解方程组的知识可知至少要三个参考节点进行测量才能获取目标节点的二维平面空间信息。

2.3基于TOA/TDOA的测距定位技术基于TOA/TDOA测距定位是通过测算目标节点发射信号到到两个参考节点的传输时间差来获取目标节点的空间位置信息。

一种基于UWB超带宽技术的井下定位系统研究

link appraisement
严新迪甄家骏王雅晴
中国矿业大学徐海学院
严新迪（1998-）男，0719，汉族，江苏省泰州市泰兴市，本科在读，学生，信
电系自动化级，研究方向：自动化。

（该文有江苏省大学生创新创业训练项目支持）
（项目题目：基于uwb
图1 UWB定位系统组成图2 移动标签模块框图
图3 转换方式
定位基站
通过测量标签到各个节点的时间差，采用圆周定位法。

利用信号在标签和基站之间的飞行时间，通过建立数学模型
计算出标签与各基站之间的距离。

选用8M Flash存储芯片是由于其PCB板可以更小，
更简单。

减少制造成本，从而发挥出UWB更出色性质。

系统软件工作原理
结语
本文中设计的UWB软件充分发挥了UWB在非正弦波
窄波脉冲数据传播上的优点，将短距离数据传播速度提升到
一个的新高度，而相比较于传统的GPS定位系统，UWB
系统拥有极小的发射功率、较少的电磁辐射等优点，以及高
精准的定位准确度、极强的抗干扰能力，加上更加精准的定。

UWB雷达在矿山钻孔救援中的应用研究

UWB 雷达在矿山钻孔救援中的应用研究文虎1，2，周博1，郑学召1，2，康玉国3，蔡国斌1，黄渊1，丁文1（1. 西安科技大学安全科学与工程学院，陕西西安　710054；2. 国家矿山救援西安研究中心，陕西西安　710054；3. 北京大地高科地质勘查有限公司，北京　100040）摘要：超宽带（UWB ）雷达探测技术可实现面向钻孔救援的矿井人体目标探测，但UWB 电磁波易受灾变矿井复杂环境影响，UWB 雷达回波信号易受到灾变矿井背景杂波、环境噪声影响，导致难以实现灾变矿井人体目标精准探测。

针对上述问题，介绍了基于UWB 雷达的井下目标探测场景及人体目标探测原理，分析了UWB 电磁波特性研究现状和UWB 回波噪声滤除方法研究现状。

总结了存在的问题：① UWB 电磁波在灾变矿井复杂环境中的传播特性需深入研究。

② 背景杂波产生原因尚未明晰，灾变矿井背景杂波与环境噪声滤除技术研究较少。

③ 面向钻孔救援的UWB 雷达人体目标探测技术仍需改进。

针对现有技术的不足，展望了面向钻孔救援的UWB 雷达井下人体目标探测技术的发展趋势：① 深入研究UWB 电磁波穿透传输关键表征参数对井下复杂环境特征的敏感程度。

② 构建适用于灾变矿井的背景杂波与环境噪声滤除方法。

③ 深入优化面向钻孔救援的UWB 雷达人体目标探测技术。

关键词：钻孔救援；UWB 雷达；人体目标探测；UWB 电磁波；传播特性；噪声滤除中图分类号：TD655 文献标志码：AResearch on the application of UWB radar in mine drilling rescueWEN Hu 1,2, ZHOU Bo 1, ZHENG Xuezhao 1,2, KANG Yuguo 3, CAI Guobin 1, HUANG Yuan 1, DING Wen 1(1. College of Safety Science and Engineering, Xi'an University of Science and Technology, Xi'an 710054, China ；2. Xi'an Research Center of National Mine Rescue, Xi'an 710054, China ；3. Beijing Dadi Hi Tech Geological Exploration Co., Ltd., Beijing 100040, China)Abstract : The ultra wideband (UWB) radar detection technology can achieve mine human target detection for drilling rescue. However, UWB electromagnetic waves are susceptible to the complex environment of catastrophic mines. The UWB radar echo signals are susceptible to the background clutter and environmental noise of catastrophic mines. It is difficult to achieve precise detection of human targets in catastrophic mines. In order to solve the above problems, the underground target detection scenarios and human target detection principles based on UWB radar are introduced. The research status of UWB electromagnetic wave characteristics and UWB echo noise filtering methods are analyzed. The existing problems are summarized as following points.① The propagation characteristics of UWB electromagnetic waves in the complex environment of catastrophic mines require in-depth research. ② The reason for the generation of background clutter is not yet clear. There is limited research on the filtering technology of background clutter and environmental noise in catastrophic mines.③ The UWB radar human target detection technology for drilling rescue still needs to be improved. In response to收稿日期：2023-03-30；修回日期：2023-05-26；责任编辑：胡娴。

219391003_基于UWB技术定位系统在地下金属矿山的应用

世界有色金属 2023年 3月下24C omputer automation计算机自动化基于UWB 技术定位系统在地下金属矿山的应用樊国芳，张琦（中国华冶杜达矿业有限公司，北京　１０００００）摘要：地下有色金属矿山的井下分层多，采矿作业人员分布较为分散，采矿设备流动性大，在复杂的井下环境中，存在较大的危险性。

矿井安全六大系统中人员定位系统的应用，可以使调度中心可对作业人员和机电车辆的位置进行实时的掌握，在方便调度提高生产效率和提高地下矿山安全生产保障能力的同时，井下发生事故时受困人员也有了相对具体的位置信息。

本文介绍了各种定位技术的比较和基于ＵＷＢ技术人员定位系统在有色金属矿山的应用，对同类矿山有一定的借鉴作用。

关键词：ＵＷＢ技术；人员定位；金属矿山中图分类号：ＴＤ７６文献标识码：Ａ文章编号：１００２－５０６５（２０２３）０６－００２４－３Application of positioning system based on UWB technology in underground metal minesFAN Guo-fang, ZHANG Qi（Ｃｈｉｎａ　Ｈｕａｙｅ　Ｄｕｄａ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｍａｎｙ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｌａｙｅｒｓ　ｉｎ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｎｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ，　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ｏｐｅｒａｔｏｒｓ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｃａｔｔｅｒｅｄ，　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｍｉｎｉｎｇ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｌａｒｇｅ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａ　ｇｒｅａｔｅｒ　ｒｉｓｋ．　Ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｉｘ　ｍａｊｏｒ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｅｎａｂｌｅｓ　ｔｈｅ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　ｃｅｎｔｅｒ　ｔｏ　ｇｒａｓｐ　ｔｈｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ｉｎ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ，　ｗｈｉｃｈ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓ　ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ，　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｓ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｇｕａｒａｎｔｅｅ　ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｍｉｎｅｓ，　ｗｈｉｌｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔｓ　ｏｃｃｕｒ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ．　Ｔｈｅ　ｔｒａｐｐｅｄ　ｐｅｏｐｌｅ　ａｌｓｏ　ｈａｖｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ．　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＵＷＢ－ｂａｓｅｄ　ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｎｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓ　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅｓ，　ｗｈｉｃｈ　ｈａｓ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｍｉｎｅｓ．Keywords: ＵＷＢ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；　ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ；　ｍｅｔａｌ　ｍｉｎｅ收稿日期：２０２３－０１作者简介：樊国芳，男，生于１９９２年，汉族，河北井陉人，专科，研究方向：矿山机电。

UWB技术在矿井无线通信系统中的应用研究

的特点＿：２］
Ｌ堕堕一
前提下，尽可能地节约能量，在矿井的每个巷道和工作面部署大量节点，选取少数节点作为主节点，打开其通信模块，关闭非主节点的通
（传输速率高。根据香农信道容量公式，即使发射１）功率很低，也能够达到１Ｏ／～０ＭｂｓＭｂｓ５０／的信息速率。Ｏ
对井ＴＵ技术特点的分析，证Ｎ７该技术在煤矿井下应用的实际可行性。ＷＢ
【关键词】ＷＢ矿井无线通信无线传感网络Ｕ
煤炭是我国经济建设的基础，煤炭的开采主要以井下为主，巷道长、矿井生产工序多、作业地点散，人员流动
廑属探讨
ＵＢＷ技术在矿井无线通信系统中的应用研究术
张文祥马银花黑龙江科技学院计算机与信息工程学院
【要】摘文章针对煤矿井下无线通信的状况，提出了将ｕ技术应用于矿井无线通信系统中的设想。首先介绍了ｗＢＵ￣ＷＢ￣，然后给出了适用于矿井无线通信系统的网络框架、拓扑结构及节点的硬件设计方案，最后通过
一
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式中，为信号的中心频率，、
分别为上、下限频点（一１ｄＢ增按０处
益计算）。而对于般的窄带通信系

超宽带通信技术在矿井人员定位的应用

字化，低功耗。ＵＷＢ信号使用基带传输，不需要调制和解调复杂的载波信号，节省了传统通信技术所采用的本振、功放、过滤器、混频器、锁相环、压控振荡器、ＲＦ／ＩＦ转换器等器件，更容易集成进ＣＭＯＳ芯片里，节约了成本。同时，由于ＵＷＢ设备省去了
然而煤矿井下工作环境恶劣，工作地点有大量的水汽、粉尘、良好的抗干扰能力煤尘，并有瓦斯等易燃易爆性气体；同时井卜狭小的空间内存在众三、超宽带定位原理多的大型机电设备，如掘进机、采煤机、运输机、风机等，因此具有（一）定位方法
设备的体积较小、发射功率较低、定位精度较高，而超宽带技术具
（４）系统容量大。根据香农信道容量公式：Ｃ＝Ｂｌｏｇ（１＋），可Ｄｌ有传输速率高，发射功率低，多径分辨率高，定位精确度高，系统空间容量大，易于数字化便于集成等优点，使得超宽带技术非常适用以看出带宽增加使信道容量的提高远远大于信号功率上升所带来
于井下定位。
【关键词】矿井超宽带定位算法
研究背景在我国，百分之九十五以上的煤矿为井工开采，由于科技水上述器件因此降低了产品功耗，易于数字化实现，适合便携型应平、管理不善等原因，煤炭行业一直是高危行业。除了要对煤矿员用。工的职业技能进行培训、改善管理水甲外，对煤矿生产的科技投入（６）抗干扰。由于具有以上所述的超宽带信号特征，而且系统也是保障矿井安全生产的重要条件。实验证明，超宽带技术具有很强的穿透能力，所以超宽带技术具有

科技成果——基于UWB定位技术的新型煤矿人员(车辆)定位系统

科技成果——基于UWB定位技术的新型煤矿人员（车辆）定位系统技术开发单位煤科集团沈阳研究院有限公司成果简介UWB定位技术属于无线定位技术，是一种高速、低成本和低功耗新兴无线通信技术，可应用于静止或者移动物体以及人的定位跟踪，能够提供精确的定位。

采用UWB定位技术，可以实现对井下全员实时精确位置监控。

该系统完全兼容已有ZigBee井下人员定位系统（以下称老系统）。

用户可以新、老系统混合使用，以完成系统的快速平滑升级，为用户最大限度地节约投资。

可实现井下人员的重点区域定位和精确定位。

每位下井人员佩带自己唯一的基于UWB定位技术的人员识别卡，此识别卡定时发出位置信息，由分布于巷道中的某一读卡分站接收并通过CAN总线传输到与其相连的读卡分站（或网口分站），再由网口分站通过局域网，经过网络终端、网络服务器等设备传送至地面交换机，直至中心站控制器。

地面系统通过读取此读卡分站上传的RSSI信息对井下作业人员位置进行精确定位。

关键技术1、传输速率高，系统容量大，发射功率低，多径分辨力高，定位精度高；2、采用TDOA、TOF方式实现测距定位，时间同步精度高达50皮秒，有效通信距离空旷无遮挡条件，不小于150米；3、测距精度30厘米、定位精度1米；4、待机时间更长采用了高性能、定功耗CortexM0+的ARM处理器，在保证了性能的同时，大大降低了功耗、输出功率更高、配置更加丰富。

应用情况淮南矿业集团潘北矿，井下重点区域人员定位采用精确定位技术，设备运行稳定，定位准确精度高。

随着定位技术不断发展，煤矿及煤矿监管部门对人员（车辆）要求不断提高，人员（车辆）定位系统在传输速率、系统容量、定位精度等方面的要求必然有更高的要求。

基于UWB定位技术的新型人员（车辆）定位系统，依托UWB超宽带无线电定位技术，通信的带宽至少为500MHz，其传输速率可达1Gbps 以上在短距离应用中，UWB发射机的发射功率低于1mW；同时由于超宽带信号的超宽频带特性，使得UWB系统的距离分辨精度大幅提高，较高的距离分辨精度也使得超宽带系统在完成通信的同时还能实现准确定位、跟踪、定位与通信功能的融合也扩展了超宽带系统的应用范围。

基于UWB的矿井人员精准定位技术

基于UWB的矿井人员精准定位技术LIU Shisen【摘要】A design and implementation scheme of mine personnel precise positioning system based on UWB technology was proposed. The principle of SDS -TWR ranging algorithm is analyzed. Combining with the one -dimensional linear space characteristics of mine roadway, the system uses a single card reader to achieve precise positioning and direction discrimination, and uses time division multiplexing technology to solve the wireless signal collision problem and the method ensures the positioning success rate and improves the positioning accuracy. The experimental results show that the positioning accuracy of the system is less than 0.3 meter and the effective coverage reaches 300 meters, which meets the actual needs of mining.%提出了一种基于UWB技术的矿井人员精准定位系统的设计与实现方案.分析了SDS-TWR测距算法原理,结合矿井巷道一维线性空间特征,采用单个读卡器实现精准定位和方向判别,并且采用时分复用技术解决无线信号碰撞问题,保证了定位成功率,提高了定位精度.试验结果表明:该系统定位精度达到了0.3 m以内,有效覆盖范围达到300 m,满足矿用实际需求.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2019(050)006【总页数】3页(P118-120)【关键词】矿井人员定位系统;UWB;SDS-TWR;读卡器;时分复用【作者】LIU Shisen【作者单位】China Coal Technology and Engineering Group Chongqing Research Institute, Chongqing 400039, China;State Key Laboratory of Gas Disaster Monitoring and Emergency Technology, Chongqing 400037, China【正文语种】中文【中图分类】TD676及时准确掌握矿工在井下的具体位置在矿井生产方面发挥着重要的作用[1-2]。

基于UWB技术的矿井人员定位系统设计

第7期关丙火基于UWB技术的矿井人员定位系统设计89基于UWB技术的矿井人员定位系统设计关丙火(神东煤炭集团技术研究院，陕西神木719315)摘要：为提升矿井人员的定位精度与实时性，针对基于WiFi、蓝牙.RFID和Zigbee等无线通信技术的矿井人员定位系统存在有效通信距离短、定位精度不高的局限，提出了一种基于超宽带(UWB)技术的矿井人员定位系统并在煤矿井下进行了应用。

该系统利用到达时间测距方法(TOF)，采用单个读卡器即可独立组网并实现对识别卡进行测距定位的结构形式设计,通过在读卡器内设置2块拥有TOF算法的射频模块，记录每个射频模块独立测量该模块与识别卡之间信号往返的到达时间，并依据算法公式计算出两节点之间的距离，来实现人员定位。

通过现场实测和分析，认为该系统受环境影响小，定位精度高，进一步促进了井下人员定位技术的发展。

关键词：煤矿井下;人员定位系统;超宽带(UWB)；到达时间定位法(TOF)譏囉中图分类号:TD65+5文献标志码：B文章编号：1277-774X(2222)26-0299-24Design of mine personnel positioning systembased on UWB technologsGUAN Bing-huo(Technology Research Institute,Shendong Coal Group Co.,31d.,Shenmu719315,China) Abstrsci:1n order to inprove the accuracy and real-tine peCormance of mine personnel positioning system,aimin-;at the limitations of short effective communication distance and low positioning accuracy of mine personna-positioning system based on WiFi,Bluetooth,RFID and ZigBea wireless communication tecUnolovias,j mine personnel positioning system based on ultra widebaiKd UWB)techeoloby was proposed and appliea in coal ine tinie of仃匚―。

基于UWB技术的矿井人员(设备)精准定位与环境监测综合基站研究

技术Special TechnologyI G I T C W 专题98DIGITCW2021.051 研究意义UWB 技术定位技术，能够把测距与定位距离提升到厘米级精度，应用到地下矿山后，能够大幅提升矿山井下人员与关键设备的位置感知能力，基于UWB 技术的矿井人员（设备）精准定位与环境监测综合基站研发，对矿山安全生产、生产调度、灾害救援等方面都能提供很好的技术支撑，同时对提升矿井的管理水平，降低生产成本起到很好的作用。

矿井下作业人员流动性大，如果在事故发生后没有可靠的手段能及时统计井下人员的数量、所在位置和矿井的环境数据，就造成了大量救援时间和救援资源的浪费。

通过数据的及时、准确上报，为领导和相关部门进行相关决策提供支持。

通过项目的实施和应用，提高了信息化管理水平，为矿山安全提供了一种新思路，具有一定的指导意义。

2 综合基站-主要技术指标2.1 定位精度UWB 技术中，采用DW1000芯片，运用到达时间差（TDOA ）与飞行时间（TOF ）组合定位方式，可将定位精度提高到0.1-0.15m 的范围。

2.2 穿透能力UWB 低频分量具有很好的穿透能力，木板，玻璃等遮挡不影响定位精度，穿实体墙一睹信号衰减50%左右，定位精度变差。

2.3 通信能力一个宽度趋于0的脉冲会具有无限的带宽，即使UWB 可以把发送信号功率谱密度控制的非常低，仍可实现高达100Mb/s-500Mb/s 的传输速率。

由于UWB 使用的频点较高，它的数据传输速率相当高。

2.4 抗干扰能力UWB 不受高压线，手机信号，电台等电磁信号干扰，也不干扰这些信号。

UWB 的超宽带宽，让其携带的信号，能够在更低的SNR 下进行传输。

2.5 系统容量单区域可以兼容5000个定位标签，最大可以支持1万多个。

2.6 抗多路径能力带宽越宽，多路劲分辨能力越强，相对获取更高的位置分辨率，因此UWB 的抗多路径能力强。

2.7 能效UWB 的能效高，UWB 及窄带的信号能量曲线如下，可以看到UWB 的能效比窄带的高很多，这使得UWB 可以以相对更低的发射功率，传输更远的距离。

UWB定位技术在矿井中的应用

UWB 定位技术在矿井中的应用随着科技的发展，无线通信技术与定位技术的结合已成为了各行业的一个趋势。

在矿井安全方面，实现人员定位和设备监测变得越来越重要。

传统的定位技术往往存在着信号遮挡、精度低等问题，而UWB 技术可以克服这些障碍，成为了矿井安全定位技术的首选之一。

一、UWB 概述Ultra-wideband(UWB)技术是一种将带宽超过500MHz 的窄脉冲信号传输形式的通信技术。

其信号的频带宽度远远超过了其中心频率，并且这种宽带信号可以穿透混凝土和其他障碍物，达到小错误率和低功耗通信的目的。

UWB 技术的优点有很多，包括高精度定位、抗多径传播的能力、数据传输速度快等等，这使得这项技术逐渐应用到工业、医疗、汽车等一系列领域中。

二、在矿井中的应用1.人员定位一般来说，在矿山工作中会很危险，所以确保工人的安全是一个非常重要的问题。

通过UWB 定位技术，矿工的位置可以通过无线传输到控制中心，这样就可以对危险环境进行实时监测和感知，确保了矿工的安全。

此外，如果发生事故，通知的响应将更快，救援行动将更迅速地展开，从而减少伤害和损失。

2.设备监测在矿山生产中，一些设备的运行状态也需要实时监测，以确保其正常工作和安全性。

UWB 技术可以给设备安装定位标签，精准记录设备的位置和运行时间。

这种信息可以被传输到控制中心，对设备进行远程监控、故障排查和预防性维护。

3.空气质量检测矿井的空气质量对矿工的生命安全有很大的影响。

UWB 技术可以用于检测存在于矿井中的有毒物质，这可以迅速地发现危险并及时采取措施处理。

这种监测还可以向控制中心传输大气成分的数据，提供实时的状态报告。

三、UWB 技术在矿井中的优点1.精度高UWB 技术可以实现厘米级的定位精度，比传统的Wi-Fi 和蓝牙技术更为准确。

2.比较稳定UWB 技术不会因为连通障碍物而降低精度，甚至可以穿透混凝土等堵塞物质，保证了在矿山复杂环境中确实的跟踪和监控。

3.抗干扰能力强UWB 技术使用的频段比较宽，其噪声容量比较大，同时其码长比较长，可以降低由频偏和相参混混引起的误差，这使其具有很好的抗干扰能力，能够在矿井中减少外部干扰的影响。

UWB技术在煤矿行业中的应用前景探讨

UWB技术在煤矿行业中的应用前景探讨[摘要]通过对UWB技术的介绍，针对煤矿行业物联网建设的复杂要求，提出一种新思路，开拓UWB技术在煤矿行业中的应用前景。

【关键词】UWB；超宽带；物联网；煤矿1、UWB技术的介绍UWB（UltraWideBand又称超宽带技术）是一种无线载波通信技术，即不采用正弦载波，而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。

UWB是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术，适用于高速、近距离的无线个人通信。

按照FCC的规定，从3.1GHz到10.6GHz之间的7.5GHz的带宽频率为UWB所使用的频率范围，且最大发射功率不能超过41.3dBm/MHz。

2、UWB技术的特点UWB为无线局域网WLAN和个人局域网PAN的接口卡和接入技术提供低功耗、高带宽并且相对简单的无线通信服务。

UWB具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、被截获的可能性低、系统复杂度低、厘米级的定位精度等优点。

主要表现有以下几点：1）抗干扰性能强：UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。

2）传输速率高：UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s。

3）带宽极宽：UWB使用的带宽在1GHz以上，高达几个GHz。

超宽带系统容量大，并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。

4）消耗电能小：UWB不使用载波。

只是发出瞬间脉冲电波，所以消耗电能小。

5）保密性好：一方面是采用跳时扩频，接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据，另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。

6）发射功率非常小：UWB设备可以用小于1mw的发射功率就能实现通信。

低发射功率大大延长系统电源工作时间，其电磁波辐射对人体的影响也会很小，因而UWB的应用面必然更加广阔。

3、煤矿行业的特殊性对物联网系统的要求煤矿行业具有一定的行业特殊性，尤其是井下情况复杂，地理情况特殊，且无规律性，同时具备各种极端环境特点，比如富含瓦斯、矿尘大、潮湿、巷道空间狭小、巷道弯曲和分支众多等，各种事故随时威胁着煤矿安全生产。

基于UWB的PDOA与TOF煤矿井下联合定位方法

基于UWB 的PDOA 与TOF 煤矿井下联合定位方法郭爱军（国能神东煤炭技术研究院，陕西榆林　719315）摘要：煤矿井下人员和车辆精确定位是煤矿安全高效生产的重要保障。

目前矿井人员和车辆精确定位主要采用超宽带（UWB ）无线通信技术，其中仅采用飞行时间（TOF ）的定位方法需2个定位分站或天线联合测距和定向，存在天线间距大、不便于安装维护、定位误差大等问题。

针对上述问题，提出了应用于煤矿巷道一维定位场景的基于UWB 的到达相位差（PDOA ）与TOF 煤矿井下联合定位方法。

该方法通过TOF 测量定位卡与定位分站之间的距离，通过PDOA 判断定位卡的方位，再根据测得的定位卡与定位分站之间的距离和方位，对定位卡进行定位。

该方法根据从定位卡发送的无线电信号到达定位分站的2根天线的相位差判断定位卡的到达角度（AOA ），不需要很大的天线间距即可确定定位卡的方位，缩短了定位分站的2根天线之间的距离，可将2根天线一体化，便于安装维护，提高了定位精度。

煤矿井下测试结果表明，该方法定位精度在15 cm 以内；在200 m 测试距离范围内，定位精度不受距离远近影响；TOF 测距数值稳定在相对其均值±10 cm 的范围内，具有很好的稳定性。

关键词：井下联合定位；人员定位；车辆定位；UWB ；到达相位差；飞行时间；PDOA ；TOF 中图分类号：TD655 文献标志码：AA joint positioning method of PDOA and TOF in coal mines based on UWBGUO Aijun(CHN Energy Shendong Coal Technology Research Institute, Yulin 719315, China)Abstract : The precise positioning of personnel and vehicles in coal mines is an important guarantee for safe and efficient production in coal mines. Currently, ultra-wideband (UWB) wireless communication technology is mainly used for the precise positioning of personnel and vehicles in coal mines. The positioning method that only uses the time of flight (TOF) requires two positioning substations or antennas for joint ranging and direction. It has problems such as large antenna spacing, inconvenience in installation and maintenance, and large positioning errors. In order to solve the above problems, a joint positioning method based on UWB phase difference of arrival (PDOA) and TOF is proposed for one-dimensional positioning scenarios in coal mines. This method measures the distance between the positioning card and the positioning substation through TOF, and judges the direction of the positioning card through PDOA. The method locates the positioning card based on the measured distance and direction between the positioning card and the positioning substation. This method determines the angle of arrival (AOA) of the positioning card based on the phase difference between the radio signals transmitted from the positioning card and the two antennas of the positioning substation. It does not require a large antenna spacing to determine the direction of the positioning card. It shortens the distance between the two antennas of the positioning substation. It integrates the two antennas to facilitate installation and maintenance, improving positioning precision. The underground testing results of coal mines show that the positioning precision of this method is within 15 cm. Within the test distance range of 200 m, the positioning precision is not affected by the distance. The TOF ranging value is stable within a range of ± 10 cm relative to its mean value, with good stability.Key words : underground joint positioning; personnel positioning; vehicle positioning; UWB; phase difference of arrival; time of flight; PDOA; TOF收稿日期：2023-02-13；修回日期：2023-03-17；责任编辑：盛男。

基于UWB技术的矿井人员定位系统设计

基于 UWB技术的矿井人员定位系统设计2.中煤科工集团重庆研究院有限公司重庆400039；摘要：矿井人员位置汇总对保证矿井工作管理，确保矿井人员安全性发挥着十分重要的作用。

本文探讨如何使用UWB技术进行矿井人员定位，讨论UWB技术的特点和设计方式，并验证基于UWB技术进行矿井人员实时定位的工作效果。

帮助矿石企业完善管理工作，提升安全水平。

关键词：UWB技术；矿井人员定位；设计引言：UWB技术具有带宽大、速率高的特点，依靠其信号传输特点，也能进行实时定位系统设计。

针对矿井下特殊环境需求，可以使用UWB技术开展实时定位系统设计，满足矿井管理需求。

1 UWB信号概述1.1 UWB技术内涵UWB的全称为Ultra Wide Band，即超宽带，是一种低功耗的无线通信技术，拥有极高的脉冲频率，从而实现纳秒、亚纳秒的通信。

UWB通信会使用微秒级别的正弦波，利用非正弦波窄脉冲进行数据传播工作，所以通信过程中不需要使用常规窄频带调制，通过RF变换，能将形成的脉冲直接输送给天线，然后通过天线发送数据信息。

UWB信号的相对带宽在0.2以上，绝对带宽高于500MHz，适合3.1-10.6GHz频段的信号[1]。

1.2 UWB技术特点1.2.1 速率高和WiFi、蓝牙、RFID等传统无线通信技术相比，使用UWB技术具有更高的传输速度和效率，拥有非常大的带宽。

UWB技术的大带宽来自于其超过1GHz的信号带宽，时候非正弦波传播数据时，传输效率可以达到1000Mbps左右，即便为满足需要使用频率较低的信号频谱，也能保证300Mbps的传播速度，拥有蓝牙100被以上的传输速度[2]。

使用超宽带系统的容量较大，能实现对控制通信传播互扰。

1.2.2 耗能低利用UWB技术能控制功耗，相对其他传统通信技术的功耗更低。

若使用非正弦波通信方式，会通过发射瞬间脉冲电波传输信息，能完全将信息转化为0和1 发送，平时不工作，需要信息传播时发射，脉冲的持续时间一般在1.5秒左右，使得UWB系统在低功耗的情况下就能满足通信要求。

UWB技术在矿井人员、车辆定位系统中的应用研究

UWB技术在矿井人员、车辆定位系统中的应用研究
赵丽娜;梁琴琴;王振飞
【期刊名称】《智能城市应用》
【年(卷),期】2024(7)2
【摘要】超宽带(Ultra Wide Band,UWB)技术是一种无线载波通信技术,它不采用正弦载波,而是利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据,因此其所占的频谱范围很宽。

UWB技术具有系统复杂度低,发射信号功率谱密度低,对信道衰落不敏感,截获能力低,定位精度高等优点,尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入。

本课题主
要研究UWB技术在矿井人员、车辆定位系统中的应用。

【总页数】3页(P36-38)
【作者】赵丽娜;梁琴琴;王振飞
【作者单位】山东正元冶达环境科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.基于KJ69J人员定位系统的矿井车辆定位调度指挥系统设计
2.基于UWB技术的矿井人员定位系统设计
3.基于UWB和RFID相融合的矿井人员定位系统设计
4.煤矿井下UWB人员定位系统研究
5.基于UWB技术与DS-TWR算法的煤矿井下人
员精确定位系统
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一种基于UWB技术的煤矿人员定位系统解决方案

一种基于UWB技术的煤矿人员定位系统解决方案作者：郑小磊王金满来源：《现代信息科技》2020年第21期摘要：文章針对煤矿人员定位系统，进行了多种定位技术的调查。

调查发现，超宽带技术更适合煤矿人员定位，进而对超宽带技术进行了研究，并对超宽带定位的算法进行分析。

结合煤矿井下实际情况，研究制定一套基于超宽带技术的煤矿人员定位系统的解决方案，包括系统的总体架构、软件方案和硬件方案。

对整套解决方案进行了实测，实验结果表明所设计系统能够满足煤矿人员定位场景的需求和设计指标要求，达到了良好的性能。

关键词：煤矿;安全生产;人员定位系统;超宽带;解决方案中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）21-0031-05A Solution of Coal Mine Personnel Positioning System Based on UWB TechnologyZHENG Xiaolei1，WANG Jinman2（1.China Coal Research Institute Changzhou Automatization Research Institute Co.，Ltd.，Changzhou 213015，China;2.Shandong Branch of Beidou Tiandi Co.，Ltd.，Jining 273500，China）Abstract：Aiming at the coal mine personnel positioning system，this paper carries out a variety of positioning technology investigation. The investigation found that the UWB technology is more suitable for coal mine personnel positioning，and then conducted research on UWB technology，and analyzed the algorithm of UWB positioning. Combining with the actual conditions of coal mines，research and formulate a set of solutions for coal mine personnel positioning system based on UWB technology，including the overall architecture of the system，software solutions and hardware solutions. The actual measurement of the whole set of solutions shows that the designed system can meet the needs of coal mine personnel positioning scene and design index requirements，and achieve good performance.Keywords：coal mine;safe production;personnel positioning system;UWB;solution0 引言煤矿井下人员定位系统是煤矿井下安全避险“六大系统”之一[1]，对于煤矿安全生产至关重要。