基于TOF的井下人员定位前端系统研究

发布时间：2017-11-18 11:10

本文关键词：基于TOF的井下人员定位前端系统研究

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【摘要】：目前煤矿开采安全形势很严峻，煤矿下容易发生瓦斯泄露、透水、坍塌和煤尘爆炸等事故。现阶段的井上施救由于难以实时地掌握井下作业人员的分布，降低了抢险救灾的效率。煤矿井下人员定位系统的研究对煤矿井下灾害的预警、制定抢救和逃生路线、搜索矿难人员具有重要的现实意义。当前的人员定位系统经历了微波信标系统、射频识别技术的人员探测系统和基于Zigbee的人员考勤系统的发展阶段。其内部的技术基础是从超声波定位技术、红外定位、射频识别技术发展到无线传感器网络。而现阶段的国内人员定位系统大部分还是在使用射频识别技术，功耗较大，部分定位系统用到Zigbee网络下基于信号强度和到达角等测距方式进行定位，误差较大，功耗低，性价比不高。论文基于井下人员安全等多方面，选用了在Zigbee平台下，进行基于TOF(Time ofFlight)的井下前端系统研究，系统具有实时的定位跟踪、身份识别等功能，可实现井下工作的高效性及安全管理。论文研究了Zigbee pro网络技术及相关协议标准，，分析了其低功耗、低速率、自组网的特点，弥补了RFID、wifi等无线传输中的距离短、功耗大等缺陷；通过与其他定位系统的比较和改进，利用JN5148的开发平台设计了精确人员定位前端系统；在硬件部分设计了包括井下人员定位系统的分站结构、读卡器部分、辅读卡器部分和标示卡，以及与上位机进行数据传输的CAN总线部分；同时分析了进行人员定位算法的特点和应用领域，最终确定了基于TOF的改良bouding-box定位算法的方法计算井下人员的位置；软件设计上以eclipse为软件开发平台，以NXP公司的Zigbee pro协议栈为基础，设计了需要的CAN应用层协议，同时详细设计了Zigbee模块工作流程。论文通过系统的硬件平台搭建，验证了定位算法的有效性，并且设计了以CAN总线为基础的应用层协议，实现了分站与读卡器之间的通信。经过调试，系统能够实现人员定位，同时与分站通信的功能，结果运行稳定，满足实时性要求，达到了预期目标。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76

【参考文献】

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