針對目前煤礦工人定位系統精度低、時延大、布置復雜等問題，提出了一種基于無線電脈沖兩次往返的人員高精度定位方法，并分析了定位的影響因素。通過實驗。以無線脈沖的發送時間、標簽的預處理時間、接收時間為要素，建立矩陣。矩陣計算結果表明，標簽的位置與上述三個因素有關。進行了實驗以模擬地下道路上 20-90 m 的基站間隔。結果表明，當定位基站間距為70 m時，平均定位誤差比較小為0.0302 m，定位延遲小為0.43s。
煤礦人員精確定位介紹：
中國煤炭開采的主要方法是煤層的地下開采。中國煤礦的工作環境復雜而惡劣。與其他發達國家相比，我國煤礦安全形勢不容樂觀；尤其是五次重大災害在我國煤礦開采的經濟損失和人員傷亡中占了很大比例。但近年來，中國政府對煤礦安全工作的重視程度逐漸提高，相關法律法規不斷完善，安全監管力度加大，煤礦產能結構優化，極大地提高了我國煤礦安全水平，降低了煤礦安全生產成本。事故率 。然而，由于煤炭產量大、井開采復雜、安全技術保障措施不平衡，我國部分地區煤礦事故不斷發生。2004-2015年，我國煤礦火災事故87起，死亡661人。2016年，中國發生煤礦事故197起，造成約451人死亡；百萬噸煤死亡率為0.157，遠高于國際標準百萬噸煤死亡率（0.02）。預防重大事故是保障煤礦安全運行的重要因素。人員定位系統作為煤礦監控系統的重要組成部分，不僅在日常生產管理中監控井下人員的工作動態，而且在煤礦發生災害時能夠快速確定被困人員的具體位置。在日常管理中，可以詳細監控每個工作人員的地理位置和坐標信息，并對周邊環境進行粗略劃分，確保工作人員所在的位置是礦山安全區域。在應急救援中，可利用殘差定位節點搜索井下被困人員，并根據災前人員活動區域實現初步檢測。在煤礦安全、事故預防、應急救援等方面發揮著重要作用。
中國的煤炭資源埋藏較深，目前的地下礦山巷道和工作面可在地下1500 m。復雜多變的地下環境和眾多障礙物干擾了定位過程中電磁波的傳輸，降低了人員定位的準確性。許多學者針對煤礦安全管理和井下應急救援的要求，提出了不同的井下人員定位方法。阿瓦德等人。（2007）提出了一種基于基于距離的曲線分量分析圖（CCA-MAP）的共定位算法。該算法使用采用接收信號強度指示器 (RSSI) 技術的距離測量。仿真結果表明，該算法提高了定位精度。藤原（2007），水垣等人。（2007），藤原等人。(2008)、Halber 和 Chakravarty (2018) 研究了使用超寬帶脈沖無線電 (UWB-IR) 技術的到達時間 (TOA)/到達時間差 (TDOA) 混合相對定位系統，并評估了各種距離的系統性能基站之間通過計算機模擬和實驗；系統定位誤差低至22 cm 。金（2009）和王等人。（2010）總結了雙向測距（TWR）的激勵、原理和詳細的數學背景，提出了一種新的異步定位系統測距算法，減少了測距過程中使用的數據包數量，提高了測距精度。Neirynck 等人。（2016 年）提出了一種測量對稱雙邊雙向測距 (SDS-TWR) 的替代方法，該方法消除了對對稱恢復約束的需要。該方法有效地使用時序參考來消除時鐘漂移。Peng 和 Sichitiu (2006) 提出了一種新的到達角 (AOA) 方案，該方案可以通過測量相鄰節點之間的角度來確定方向 。他們表明，即使測量不準確，信標也很少，基于角度的方法提供了更好的準確度和精度。Niculescu 和 Nath (2001) 提出了一種方法，假設每個節點都具有到達角能力，只有少數節點具有定位能力，因此所有節點都可以確定它們的方向和位置。自組織網絡。南等人。（2009）提出了一種基于無線同步的單向測距算法，具有測量時間戳和時鐘頻率偏移。該算法不僅為節點提供瞬時時間信息，還計算相應的距離差。
對比分析發現，上述方法定位誤差較大，定位時鐘延遲較大。Awad 等人 (2007) 提出了一種方法，即使在 3.5 x 4.5 m 的區域內也只能達到 50 cm 的定位精度。雖然文獻中提出的定位方法精度為22 cm，但定位延遲較大，系統布局較為復雜。雙向測距方法的精度取決于設備的時鐘漂移。研究表明，通過改進測距算法可以減少改進的數據傳輸，同時保證定位精度。但是，沒有對定位所用時間進行優化。其他定位方法在定位時鐘時有較大的延遲。分析煤礦實踐發現三個主要問題：一個是到達時間和到達時間差定位方法要求發射設備和接收設備的時鐘準確同步，以及設備的時鐘頻率偏移。 SDS-TWR中的定位變電站和定位卡影響定位精度，二是地下巷道縱橫比大，二維或三維定位誤差大，受缺少線路影響視線，第三種是上述測距定位方式大多需要高密度的節點布置和額外的硬件支持。
因此，本文提出了一種基于傳統定位系統的無線脈沖雙往返測距方法的定位技術。同時，由于試驗礦巷道長而窄，一維定位時巷道寬度可以忽略。根據實驗巷道的具體情況，建立定位基站布置網絡，與定位標簽建立比較優匹配關系，優化定位精度和時延，得到系統布置產生的精度誤差和時延。
整個系統的組成：
無線脈沖高精度人員定位系統主要包括參考節點、網關、定位基站、工控機、遠程監控平臺、井下人員佩戴的定位標簽等。系統主要分為三層，即遠程監控層、數據傳輸轉換層、后臺操作觀察層。
遠程監控層涉及定位標簽，標簽與定位基站之間的數據傳輸是通過無線方式進行的。數據傳輸轉換層包括基站和轉換器的定位。基站發送和接收數據包并記錄相應的時間，轉換器應用自主定位算法計算定位距離。后臺操作觀察層主要包括工控機和接收機。客戶端服務器可以改變定位基站、定位區域、定位標簽的參數信息，而Web服務器可以回放定位標簽的軌跡，實現多樣化的監控功能。
無線脈沖高精度人員定位技術：
當礦工在巷道或工作面工作時，他們的位置可以通過其定位標簽的坐標移動來表示。根據無線通信傳輸的特點，基站之間的比較大布局距離已確定為100 m。
定位系統中的無線脈沖飛行時間和響應流程如圖3和圖4所示. 定位數據包由任一定位基站發送，在定位范圍內識別現有定位標簽和其他基站，每個定位標簽立即對接收到的數據包進行預處理，然后向定位基站發送回復。為防止單次測量出現意外錯誤，定位基站在收到定位標簽返回的數據包后，再次向定位標簽和其他基站發送相同的定位數據包。類似地，定位標簽重復上一個響應。兩次定位響應完成后，定位基站取定位標簽到基站1的平均距離。
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