基于精确定位的超低功耗车辆定位卡研究与设计

摘要

煤矿智能辅助运输系统的智能化升级，高度依赖井下车辆的精确实时定位信息。超宽带(ultra-wband, UWB)技术以其厘米级定位精度和强抗干扰能力，成为主要技术途径。然而，受防爆要求、设备体积以及建设成本的综合因素限制，定位卡难以从车辆取电；采用备用电池供电又面临UWB模块功耗大与电池容量受限的双重矛盾，导致定位卡续航时间短、更换维护频繁，严重制约了技术的规模化应用。针对这一核心难题，研究提出并实现了一种基于软硬件协同分区分时供电，并融合车辆运行状态识别的超低功耗控制方法，旨在研制适用于煤矿井下的超低功耗UWB车辆定位卡。该方法在硬件上采用分区供电设计，将UWB模块、主控制器、微功耗传感器等关键单元独立供电与管控，在软件层面，创新性地引入基于微功耗传感器的车辆运行状态智能识别算法，通过持续监测振动信号来判别车辆处于静止、行驶或启停等状态，并据此动态调度UWB模块的工作时机。实验结果表明，研究结果有效解决了UWB高精度定位技术在煤矿等严苛工业场景中长期服役的能耗瓶颈，为智能辅助运输系统的可靠、高效与可持续运行提供了关键技术支撑，具有重要的工程应用价值与推广前景。

关键词

煤矿辅助运输 / 精确定位 / 车辆定位卡 / 低功耗 / UWB / 备用时间

基金资助

中煤科工集团重庆研究院自立重点研发项目(2023ZDYF04); 中国煤炭科工集团科技创新重点项目(2022-TD-ZD001); 天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项项目(2024-2-TD-CYD002)