基于UWB技术的矿山电铲定位算法研究 论文

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。