论文部分内容阅读
由于煤矿井下安全隐患多,生产环境恶劣,特别是发生矿难时,地面工作人员无法及时准确地掌握井下作业人员的确切位置,延误了救援的最佳时机,给国家和社会带来巨大的损失。因此,实现煤矿井下作业人员的实时跟踪定位已刻不容缓,并且它也是解决煤矿安全事故的一个重要方面。近年来,由于无线传感器网络逐步完善,其定位技术日益成熟,再加上应用领域越来越广泛,将其应用到井下人员的跟踪定位具有较大优势。本文首先对国内外煤矿井下人员跟踪定位技术的几种方法进行对比研究,确定了采用无线传感器网络中ZigBee技术的优势,并重点研究了将其用于井下通信和定位技术中的可行性。其次介绍了几种常见的近距离无线通信技术,并对其进行对比分析归纳出优缺点,得出ZigBee技术是最佳的工作方式。在此基础上重点分析了ZigBee技术,勾画出将ZigBee技术用于矿井定位的系统框图,并阐述其工作原理以及能够实现的功能。然后对目前常见的几种煤矿井下人员跟踪定位算法对比分析,提出基于RSSI测距的井下人员区域定位算法。由于井下环境恶劣,信号多径传输以及衰减快等特点,使得采集的RSSI信息偏离实际。针对这一情况提出利用离未知节点最近的信标节点充当盲节点,根据其接收到其余两个信标节点的RSSI值测量出来的距离和真实距离进行比较,得到信标节点的平均测距误差。然后利用这个测距误差对离该信标节点最近的未知节点进行修正。仿真表明,此方法可以明显的提高测距精度,进而提高定位精度。最后,进一步讨论了在参与定位的信标节点少于3个,即信标欠定时特殊情况下的定位方法,提出利用坐标转换的方法用于井下人员的跟踪定位。首先获得定位区域内信标节点间距离误差的权值,据此对未知节点的测距误差修正,这样可以有效提高定位区域内未知节点的距离测量精度。然后利用可参与定位的信标节点实际位置和未知节点测量的经修正后的距离值,通过坐标的平移、旋转等转换,最终实现对未知节点的精确定位。弥补了现有基于三信标及其以上情况下未知节点在定位应用中的不足。