基于RCTLS-ADMM的UWB巷道内掘进机定位方法

来源：电子测量技术杂志2025年第12期北京时间：

作者：李之奇，刘振宇

单位：1.沈阳工业大学信息科学与工程学院 沈阳 110870;2.沈阳科技学院信息与控制工程系 沈阳 110167

摘要：煤矿巷道内智能化综掘是全球煤炭开采领域重要的研究方向，对于实现深层煤矿安全高效开采具有重要意义。悬臂式掘进机作为井下综掘的核心装备，其关键节点精准定位是实现智能化综掘亟待解决的技术难题。针对现阶段掘进机定位精度较低和鲁棒性差的问题，提出了正则化约束总体最小二乘法(RCTLS)和交替方向乘子法(ADMM)融合的到达时间差(TDOA)定位算法，构建了基于超宽带(UWB)技术的巷道内掘进机定位系统。考虑解析类TDOA算法容易受到测距误差的影响陷入局部最优解，提出将解析算法闭式解作为ADMM初值，利用双辅助变量对目标函数进行迭代实现掘进机核心节点定位。试验结果表明，在UWB基站和标签测距误差较大时，RCTLS-ADMM在狭长空间将X轴、Y轴和Z轴定位平均误差分别从0.159 m、0.154 m和0.167 m降低到0.139 m、0.133 m和0.141 m，定位精度分别提高了12.57%、13.64%和15.57%。提出的巷道内掘进机定位策略为实现掘进机自主导控提供了重要参数，具有实际应用价值。

关键词：UWB;TDOA;交替方向乘子法;RCTLS;智能化掘进;定位算法;鲁棒性

基金资助：辽宁省自然科学基金（20180520022）、辽宁省教育厅基本科研项目（LJ222410142060）、辽宁省科学技术项目（2023JH2/101300225）资助