針對基于時間測距即到達時間、單程測距、雙程測距、對稱雙邊雙程測距(SDS-TWR)等定位方法的定位精度受節(jié)點間時鐘未同步、計時器頻率偏移、設(shè)備時延等計時誤差因素干擾的問題,提出了一種基于差分誤差抑制優(yōu)化方法的井下目標定位方法。該方法結(jié)合SDS-TWR定位方法,利用目標節(jié)點既是發(fā)射節(jié)點又是接收節(jié)點的特點,將傳輸時間及長度關(guān)系聯(lián)立求解,通過矩陣形式,消除計時器頻率偏移、設(shè)備時延等無關(guān)變量,得到未知目標節(jié)點的坐標僅與實測時間有關(guān),從而有效消除計時誤差對目標節(jié)點定位結(jié)果的影響,達到精確定位的目的。仿真結(jié)果表明,與單程測距、雙程測距方法相比,差分誤差抑制優(yōu)化方法可有效抑制設(shè)備時延和計時器頻率偏移等對基于時間測距的定位方法的影響,能對未知節(jié)點進行精確定位,定位精度高,測距誤差區(qū)間僅為[-0.036 9m,0.037 7m],是單程測距誤差的0.012%,雙程測距誤差的0.061%。

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【部分圖文】：

圖1SDS-TWR方法原理

由式（1）可知，-（μ1t1-μ2t2）為雙程測距誤差，其誤差值由t1,t2，μ1，μ2決定，其中t1和t2無法避免，為系統(tǒng)誤差；μ1和μ2為發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點內(nèi)部存在的頻率偏移，對測量結(jié)果精確度影響較大。如要在一維系統(tǒng)中進行精確定位，必須克服設(shè)備時延和計時器頻率偏移等計時誤差[....

圖2信號收發(fā)及計時方式

由圖1可知，節(jié)點P1和P2之間的距離為d,P1和信息處理主站之間的距離為2d，為已知值。設(shè)P1和P3之間的距離為d1,P2和P3之間的距離為d2，為待測值。節(jié)點P1,P2和P3使用相同型號的計時器和處理器，這樣可以減少無關(guān)因素的影響。在SDS-TWR定位方法的基礎(chǔ)上，利用如圖2所....

圖3測試環(huán)境

為了驗證差分誤差抑制優(yōu)化方法定位結(jié)果的可靠性，在Matlab仿真軟件中進行了實驗。選擇如圖3所示的遠距離傳輸塑料管道模擬煤礦巷道，以避免干擾噪聲的影響。本文模擬測試煤礦井下未知目標節(jié)點位置的初始數(shù)據(jù)如下：d=4000m，同步時延小于±1×10-6s，計時器頻率偏移不超過±1×....

圖4計時誤差抑制優(yōu)化結(jié)果仿真

圖3測試環(huán)境由圖4、表1可知，單程測距誤差最值區(qū)間為[-320.3512m,298.5642m]，最大誤差值比較大，嚴重影響測距結(jié)果，很難滿足現(xiàn)實精度要求，造成誤差有兩方面原因：一方面是因為系統(tǒng)存在較大同步時延，另一方面是因為忽略了系統(tǒng)頻率偏移的影響。雙程測距誤差最值區(qū)....

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