CN113271657A - 一种井工煤矿自动驾驶uwb反向应用定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种井工煤矿自动驾UWB反向应用定位方法，涉及煤矿智能管理技术领域，本发明包括UWB定位标签在井工煤矿巷道中具体布置、UWB基站在自动驾驶车辆的安装位置、自动驾驶车辆在井工煤矿中运行流程和具体UWB反向应用定位原理；通过颠覆性的想法与大胆的改进，最终实现煤矿井下自动驾驶精准定位，同时满足硬件要的稳定性、车辆定位精度、响应速度与响应时间。

Description

一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法
技术领域
本发明属于煤矿智能管理技术领域，具体涉及一种井工煤矿自动驾UWB反向应用定位方法。
背景技术
为了响应国家提升科技技术的号召，各大领域都投入大量资源研发新技术，煤炭领域也进行了相关研究，其中辅助运输自动驾驶便是其中内容之一；无人驾驶技术是利用自行决策与定位技术相结合，相辅相成，但是煤矿井工无人驾驶定位是是最大的挑战，常规的地库与隧道定位技术是使用激光slam进行特征点扫图来获取位置信息，而煤矿巷道不仅环境恶劣、昏暗潮湿、道路颠簸，且特征点不明显，所以常规定位方法效果甚微。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的问题，本发明提供了一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法，以解决煤矿巷道定位问题。
（二）技术方案
为实现井工煤矿自动驾驶，本发明提供一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法，该方法中包含一辆具备自动驾驶线控功能的车辆、一个UWB基站以及数个UWB标签，解决井工煤矿井下无GPS信号、特征点模糊等传统定位难点，实现低速车辆自动驾驶定位，为行业提供定位方式的参考价值。
作为本发明的优选技术方法，所述井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法，其原理是通过在井工煤矿巷道墙壁或顶端布置UWB定位标签，车上安装UWB基站天线接收信号，巷道UWB定位标签位置固定，通对于井口的坐标的相对位置，推算出每个标签的具体位置，当车辆经过标签发射信号范围中时，基站直接接收信号并反馈给车辆，通过后台算法，推算出车辆相对接收标签信号位置，再根据标签接收信号范围与扫图路线结合，得出车辆最后精确位置；该方法规避了常规UWB定位标签卡获取信息，然后反馈到基站，基站再将数据传输到后台，这样反复间不仅延迟高，而且定位精度低。
作为本发明的优选技术方法，所述井工煤矿自动驾驶UWB标签定位卡，为充电式防水防爆井工煤矿使用设备，其发射数据频率为小于等于1，续航时间长于一个月，固定在巷道2.5m以上，定位标签与基站天线无障碍物，标签附近没有金属障碍。
作为本发明的优选技术方法，所述井工煤矿自动驾驶UWB反向应用技术可实现工作频率：3244MHz～4244MHz,发射功率：-30dBm～0dBm，接收灵敏度：≤-80dBm，无线通信距离：400m（空旷无障碍），测距误差：≤0.3m（测试KJ236-K识别卡与分站之间的距离，在空旷无障碍场地（非煤矿现场）、静止时测试,识别位移速度：不小于5m/s；将该基站安装于自动驾驶车辆顶部，最大限度降低UWB基站与标签定位卡的距离，同时将获取的数据最短时间反馈给车辆，让车辆控制系统有充足的时间对车辆位置进行控制。
（三）显著效果
与现有技术相比，本发明提供了一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法，具备以下显著效果。
（1）该井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法，颠覆传统思维，将基站与标签动静位置互换，既解决了基站长期放置在井工煤矿下稳定性及线路铺设问题，又解决了UWB传统定位精度低、响应速度慢、响应时间长等业内痛点。
（2）该井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法，为解决基站与车辆通讯问题，新增一路CAN至系统私有CAN网络或采用网口协议，通过交换机进行数据通信，也同时新增一路DCDC转换器，用于21V供电，软件新增UWB系统网口数据或CAN数据解析，用于基站数据能够传输至车辆软件端。
（3）该井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法，主要硬件部署在车辆顶端与巷道靠近顶部，解决每次下井都需要走手续借用定位卡问题，既方便员工、节省时间，又便于管理层管理，进一步体现智能煤矿思想，将煤矿智能化向更前一步推进。
附图说明
图1为本发明提出的一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法中的UWB定位标签的井工煤矿具体巷道布置图；
图2为本发明提出的一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法中的车辆上UWB基站布置图；
图3为本发明提出的一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法中的自动驾驶流程图；
图4为本发明提出的一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法中的车辆巷道定位原理图。
具体实施方式
下面我将结合本发明中实施的附图，对本发明进行详细、完整的描述，显然，所叙述的仅仅是本发明的一部分，并不是本发明的全部内容。
请参阅图1-图4，一种井工煤矿自动驾驶UWB反向应用定位方法，包括UWB定位标签在井工煤矿巷道具体布置、UWB基站在车辆上具体布置、井工煤矿巷道自动驾驶流程图和井工煤矿巷道定位原理，各个硬件必须严格按照其设计位置以及通讯协议布置，相互作用，共同完成井工煤矿UWB反向应用定位功能。
本方法实施过程中，UWB定位标签在井工煤矿巷道具体布置说明，通过了解UWB发射信号频率以及信号范围，将UWB标签布置在井口20m处、拐弯处和终点处，同时运用定位原理以及对于定位精度的要求，在井口20m处、井口40m处、弯道两边1m处、弯道30m处、终点处和距终点30处都布置一个定位标签，总共布置8个，满足定位方法中的精度、响应速度与响应时间的要求。
本方法实施过程中，UWB基站在车辆上具体布置的说明，将基站布置在车上平整以及最高处，既保障基站平稳工作，又最大限度的缩短了基站与UWB定位标签的距离，满足定位方法中的精度、响应速度与响应时间的要求。
本方法实施过程中，井工煤矿巷道自动驾驶流程图的说明，首先按照普通车辆一样启动，然后给顶层控制上电，等待五分钟，当车辆能够读取路线、初始化完成时，开始启动自动驾驶，当车辆自动驾驶进入井工煤矿巷道时，系统由GPS定位自动切换至UWB反向应用定位方式，通过标签检测车辆信息，通过相对换算，确定车辆位置，当标签所反馈给基站的数据异常，则会再次获取数据，直至数据正常时，自动驾驶控制系统对车辆方向、速度进行微调，直至达到终点；当车辆返程时，在车辆上按下返程按键，车辆进行返程工作。
本方法实施过程中，井工煤矿自动驾驶定位原理的说明，首先井下标签通过相对于井口的位置，换算出标签的具体坐标，然后相邻的两个标签对于车辆进行数据反馈，再根据基站天线距离、车辆在路线位置，推算出车辆的具体位置，相同的，根据车辆具体位置坐标与井口坐标，算出车辆具体在巷道的位置，从而达到精确定位。

Claims (5)

1.本发明公开了一种井工煤矿自动驾UWB反向应用定位方法，涉及煤矿智能管理技术领域，本发明包括UWB定位标签在井工煤矿巷道中具体布置、UWB基站在自动驾驶车辆的安装位置、自动驾驶车辆在井工煤矿中运行流程和具体UWB反向应用定位原理；其特征在于：将UWB基站安装与车辆上，UWB定位标签安装于井工煤矿巷道特定点，想法颠覆传统，大胆新颖。
2.根据权力1所述的一种井工煤矿自动驾UWB反向应用定位方法，其特征在于：所述的UWB定位标签在井工煤矿巷道中具体布置，经过考察井工煤矿巷道实际情况以及自动驾驶要求精度等因素，最终确定下来。
3.根据权力1所述的一种井工煤矿自动驾UWB反向应用定位方法，其特征在于：UWB基站在自动驾驶车辆的安装位置，经过考察自动驾驶车辆实际情况以及自动驾驶要求精度等因素，最终确定下来，该UWB基站通过连接车辆电源，获取能量，解决了井下基站供能稳定性，方便又可靠。
4.根据权力1所述的一种井工煤矿自动驾UWB反向应用定位方法，其特征在于：自动驾驶车辆在井工煤矿中运行流程，该流程通过使用C++程序实现，是UWB反向应用定位方法核心程序。
5.根据权力1所述的一种井工煤矿自动驾UWB反向应用定位方法，其特征在于：具体UWB反向应用定位原理，根据大量的试验以及验证，最终确定下来，属于核心算法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140104381A (ko) * 2013-02-20 2014-08-28 (주)소노비젼 Ｕｈｆ 대역 ｒｆｉｄ 기술을 이용한 철도 차량 안정화 관리 시스템
CN104833946A (zh) * 2015-05-08 2015-08-12 无锡军工智能电气股份有限公司 矿用井下机动车辆人员接近自动感知系统
CN106959434A (zh) * 2017-03-03 2017-07-18 合肥工业大学 一种基于uwb的矿井无人机车高精度定位系统及方法
WO2018107907A1 (zh) * 2016-12-13 2018-06-21 天津理工大学 基于uwb定位的汽车仓储场地管理系统及其管理方法
CN108510167A (zh) * 2018-03-17 2018-09-07 山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿 井下无轨运输装备作业模式识别系统及方法
CN112009507A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 合肥工大高科信息科技股份有限公司 一种矿井下机车无人驾驶系统及控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140104381A (ko) * 2013-02-20 2014-08-28 (주)소노비젼 Ｕｈｆ 대역 ｒｆｉｄ 기술을 이용한 철도 차량 안정화 관리 시스템
CN104833946A (zh) * 2015-05-08 2015-08-12 无锡军工智能电气股份有限公司 矿用井下机动车辆人员接近自动感知系统
WO2018107907A1 (zh) * 2016-12-13 2018-06-21 天津理工大学 基于uwb定位的汽车仓储场地管理系统及其管理方法
CN106959434A (zh) * 2017-03-03 2017-07-18 合肥工业大学 一种基于uwb的矿井无人机车高精度定位系统及方法
CN108510167A (zh) * 2018-03-17 2018-09-07 山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿 井下无轨运输装备作业模式识别系统及方法
CN112009507A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 合肥工大高科信息科技股份有限公司 一种矿井下机车无人驾驶系统及控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张新: "有源RFID标签在矿井机车定位监测中应用", 《煤炭技术》, no. 08, 10 August 2020 (2020-08-10) *
王启峰: "一种"信集闭"系统中机车位置检测的方法", 《计算机光盘软件与应用》, no. 21, 1 November 2014 (2014-11-01) *

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