井下定位技术的研究

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随着煤矿事故频繁发生,煤矿安全的要求越来越高,而实现煤矿安全的关键技术一井下定位技术尚未成熟,有待于进一步研究。因此井下定位技术的研究也逐渐成为热点。 本课题主要包含两大内容:煤矿井下人员系统的开发和井下人员精确定位方法的研究。 本文是基于CC1010的井下定位系统的定位方案。该系统通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,然后由井下光纤(OFBS)将检测到的数据实时地传送到地面端的监控服务器,实现地面控制中心对MS的粗定位。地面端的监控服务器接收到检测数据后,利用精确定位算法,通过定位显示软件将人员的位置在显示屏幕上显示出来。 本文首先对传统井下定位方案进行了概述,并将这些方案在井下的适用性进行了充分的论证。同时讨论了影响定位精度的若干因素和定位准确率的评价指标。文中提出了本系统定位方案的实施条件、矿井定位模型、技术原理、性能、理论依据及定位流程等。并且选择了TOA与RSSI两种方法作为我们井下定位的方案。从理论上分析研究了基于TOA的定位方案,提出了利用传输延时测量距离原理及关于时间测量的误差模型,详述了基于TOA的定位原理及采用的误差消除技术,讨论了TOA定位技术及LSE定位算法的应用,分析了测距误差对定位误差的影响。考虑到需要可靠的时间同步机制和复杂的硬件支持,所以系统最终选择基于RSSI的定位方案。基于RSSI的定位解决方案,利用基站BS接入点AP感测的来自移动站MS的信号功率来定位MS。文中基于功率路径损耗模型,结合井下工作面的链状环境,合理摆放用CC1010实现的BS和MS,用CC1010的RSSI实际测得BS接收的来自MS的功率,建立适用于井下的功率路径损耗模型,讨论如何利用信号传播统计模型评定这种基于信号强度的方法对MS的定位误差,并对计算机的仿真结果进行了讨论。在此基础上,在实验室走廊搭建了实验系统进行定位实现,测试结果。 最后本文还设计了一套针对煤矿井下监控系统的地面服务器端软件,系统软件能够在计算机屏幕上模拟井下人员定位情况,通过并且针对工作中出现的问题以及将来系统进一步的完善提出了几点建议。
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