空间和频率分集联合的矿井无标签目标定位方法

滕跃¹，孙彦景¹，丁恩杰^1,2，霍羽^1,2，杨悦¹，张晓光¹

1. 中国矿业大学信息与控制工程学院2. 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心

摘 要：传统的有源定位技术因井下环境复杂导致工作人员不便携带标签、作业途中丢失标签,在井下目标定位应用中受限,而现有的几何法、指纹法等无源定位技术因井下存在密集的多径干扰,导致定位精度低,不适合直接应用于井下。针对上述问题,提出了一种空间和频率分集联合的矿井无标签目标定位方法。该方法基于傅里叶域非均匀采样原理,通过对波数域中的目标回波信号进行傅里叶逆变换,恢复目标散射函数,实现目标定位;采用无源宽带谐波标签生成所需谐波信号,消除发射天线引入的基频干扰;利用谐波标签的空间多样性和谐波信号的频率多样性,融合多通道信息,实现空间和频率分集联合,解决采样信息不足导致的低定位精度问题;使用差分接收算法,消除下行链路多径干扰引起的相位误差,提高矿井无标签目标定位精度。仿真实验结果表明:该方法能够有效扩展波数域覆盖范围,抑制多径干扰,实现目标准确定位;在低信噪比条件下,定位精度可达分米级。

关键词：矿井定位;无源定位;无标签目标定位;空间分集;频率分集;差分接收;谐波标签;多径干扰;