改进均值滤波与参数拟合提升矿井TOA定位精度

该篇文章主要探讨了在复杂矿井巷道环境下，由于大量设备和设施导致的非直射线(Non-Line-of-Sight, NLOS)时延对矿井时间到达(Time of Arrival, TOA)定位精度产生的负面影响。作者孙继平和李晨鑫针对这一问题，提出了一个创新的矿井TOA几何定位方法，旨在精确测量并补偿NLOS时延带来的误差。 首先，他们将巷道中的NLOS时延分为随机NLOS时延和固定NLOS时延两部分。随机NLOS时延因其随机性和脉冲特性，表现为测距误差以脉冲形式出现，这直接影响了TOA定位的准确性。为了解决这个问题，他们开发了一种基于偏差值丢弃的加权均值滤波算法，通过剔除异常值，有效抑制了这种随机误差的影响。 接着，针对巷道中存在的固定NLOS时延，其特点是固定的偏移误差，他们提出了一种参数拟合方法。这种方法通过分析定位区域内巷道的特征，确定并估计这些固定时延参数，从而抵消了它们对TOA测距的正向偏移误差。 最后，整个定位过程采用了几何定位方法，结合前两个步骤处理后的TOA数据，精确计算出目标位置。实验结果显示，这个改进的均值滤波和参数拟合策略显著地减少了由NLOS时延引起的TOA定位误差，确保了矿井TOA定位的精度。 这篇文章的主要贡献在于提出了一种针对矿井巷道环境中NLOS时延的有效处理策略，这对于提高矿井内部设备监控和导航系统的定位精度具有重要意义。文章的研究方法和技术对于解决工业环境中特定的信号传输挑战具有实用性，也为类似领域的研究提供了新的思路和参考。