基于UWB技术的矿山电铲定位算法研究

• 作者: 郭安斌 苏红俊 闫孝姮
• 来源期刊: 工矿自动化
• 学科: 工学
• 关键词: 电缆卷放车 电铲定位 跟踪定位 无线定位 UWB TDOA 强跟踪扩展卡尔曼滤波 滑动平均滤波
• 年，卷（期）: 2020,（12）
• 页码范围: 95-100
• 页数: 6页
• 分类号: TD655.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070067

摘要

矿山工作环境恶劣,传统的电缆卷放方法无法保证电铲长时间供电,且供电过程中存在安全隐患.跟随电铲移动的新型电缆卷放车可解决上述问题.为了实现电缆卷放车对电铲的自主跟随,保证矿山环境下电铲的长时间供电,提出了一种基于超宽带(UWB)技术的矿山电铲定位算法,并选用到达时间差(TDOA)算法构建矿山电铲定位模型.根据TDOA测距算法,测量各基站到目标电铲位置的距离并计算差值;对获取的距离差信息进行滑动平均滤波,以抑制测距过程中产生的噪声,平稳数据;根据滤波修正后的距离差计算出标签位置;用强跟踪扩展卡尔曼滤波(STFEKF)算法跟踪目标电铲位置,进一步消除噪声,提高运动过程中目标电铲的定位精度.仿真结果表明,在不同观测噪声的影响下,滑动平均滤波+STFEKF的定位方案误差小于传统EKF算法,有效解决了距离增加或电铲运动状态突变时定位误差增大的问题;定位均方差较传统EKF算法降低70％以上,定位轨迹更接近于目标的真实移动轨迹,具有良好的定位跟踪及噪声抑制能力.