UWB-煤矿精确人员定位系统​介绍

一、技术路线选型

  井下常用的井下定位技术有有源射频识别RFID技术、基于Zigbee的TOF定位技术、UWB高精度定位技术，各种技术路线比对如下。

1、有源射频识别技术

  有源射频识别，RFID（Radio Frequency Identification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。上世纪90年dai开始服务于矿山定位行业。广泛应用于人员、车辆等位置定位。其技术特点：覆盖距离30米-300米不等。功耗低，成本低，技术较成熟，广泛应用于井下的人员定位。有源的RFID技术因其覆盖距离在30米-300米左右，且区域间不能有交叉，不能信号间连续覆盖。想要做到比较好的区间定位效果，必须站与站之间留有空白区域。其基于覆盖区域的定位无法完成精确测速，只能利用两个基站之间或多个基站基站完成区域测速。基本覆盖模型如下图：

有源射频技术，因其定位主要对象为有源的电子标签，基站和定位卡能够交互的数据很小，除定位外，几乎无法传输其他信息，延展性较差。

2、 基于TOF的精确定位技术

TOF上世纪90年 代初步理论形成，本世纪初开始逐步投入使用，定位精度也逐步提高。

技术特点：定位精度高，5米-10米，功耗相对稍高，有效通信距离200米以上。

TOF是利用电磁波的飞行时间来计算发射源距离接收站的距离。计算距离则为电磁波飞行时间乘以光速，因电磁波的飞行时间不受物体遮挡而变化，因此能够适用于井下的复杂环境。其定位精度取决于芯片的时间精度。

3、基于UWB的精确定位技术

UWB是一种超宽带的通信传输技术，利用纳秒至微微纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。UWB在早期被用来应用在近距离高速数据传输，近年来随着UWB技术不断成熟、优势特点不断显现，逐渐被应用于精确定位领域。

技术特点：分辨率可达0.3米、定位精度高于1米、系统容量大、传输速率高、设备功耗小、具有较强的抗*力，系统有效覆盖直径可达600米以上。定位原理示意图如下：

技术原理：UWB通过在宽频上发送一系列非常窄的低功率脉冲与基站实现信息交互。其较宽的频谱、较低的功率、脉冲化数据，意味着干扰小于传统的窄带无线解决方案，并能够在无线环境中提供与有线相媲美的性能，实现高精度定位。

二、UWB-煤矿精确人员定位系统​总体架构与组成

系统结构多样，组网灵活，支持光缆组网及接入以太网等多种组网方式，可根据客户需求进行选择。

利用传输分站的光接口组成以太网的骨干网络，每个传输分站下挂读卡分站的网络结构。系统能够很轻易地组成较大的定位网络结构模式，满足矿方的较大规模的使用需求。

机房设备：数据服务器（双机热备）、web服务器、客户端电脑、机架交换机、声光报警器、打印机组成。

井口设备：包含精度LED显示屏、井口wei一性检卡装置等。

井下设备：井口读卡分站、井下传输网络、井下读卡分站KJ936-F、标识卡KJ936-K组成。

三、系统特色 

1、1米高精确定位

 UWB定位技术采用了超低功耗和抗干扰设计，结合大数据算法达到了0.2米的定位分辨率，实现了1米的精确定位。

2、 按需定位

 系统可实现全矿精确定位和局部精确定位并存方式。即在局部精确定位系统下，不改变原系统架构，升级成全矿精确定位。矿方可根据实际情况选择局部或全矿精确定位，达到科学、合理配置资源的目的。

3、超低功耗

  精确定位识别卡采用电池供电，通过识别卡的超低功耗与智能节电设计，可以实现正常使用12个月以上。

4、超远覆盖距离

精确定位模式下，两台读卡站之间距离400~500米（视巷道情况调整）。

5、系统wei一性识别

  井口读卡+井口人脸识别+人员轨迹比对。人员入井前被井口读卡器读到标识卡后看来在，再经过人脸识别，确定人与标识卡的*性后方可入井。入井后，人脸识别、井下轨迹均符合判定条件方作为有效考勤记录；若有一处异常则生成对应异常报表，作为管理处罚依据。

6、车辆运输管理（扩展）

  可以根据矿方需要可以和通信等系统实现底层和地面的双融合，可兼顾胶轮车定位和红绿灯控制；避免重复投资建设，降低维护成本，提升信息化程度，奠定智慧化矿山建设基础。