基于电磁波测距的井下人员定位技术研究

发布时间：2021-02-26 00:10

　　煤炭业是高危行业，频发的矿难成为煤矿安全生产的难题。如何在事故发生后更快地发现井下被困人员并对其进行精准定位便成为灾后搜救成功与否的关键所在。在众多人员探测和定位技术中，电磁波定位有效探测距离较远、定位精确、抗干扰能力强，适合应用在井下人员的定位。本文针对井下的特殊环境对特高频段电磁波的传播特性进行研究，分析了影响传输损耗的因素，并对基于接收信号强度的井下定位方式进行了可行性分析，提出了井下基于信号到达时间的收发分离的定位模型以及基于双向到达时间和基于对称双向到达时间的测距标准，并对两种测距标准做了误差分析。针对基于信号到达时间测距的定位模型，提出了基于线性调频扩频技术的测距实现方案，分析了其技术原理和应用优势，并用MATLAB软件做了该技术在高斯白噪声信道下的系统仿真，得出了不同带宽和不同信息传输速率下的误比特率，为系统的设计实现提供了依据和参考。在传统的三边定位算法的原理基础之上，提出用三角质心思想修正的三角质心算法，阐述了无线定位中另一种常用的最小二乘算法的原理和求解过程。基于系统获得的测距信息，用MATLAB软件对上述两种算法进行了仿真，对定位误差进行了分析，验证了以上两种算法... 

【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

矩形巷道示意图

的横截面尺寸 由式（2-6）和（2-8）可以看出，当 a、说明衰减率依赖于巷道的横截面面积，并且当截面积固不同时，电磁波的衰减率也不同，说明衰减率还依赖于巷，即巷道的宽度大于高度时，垂直极化波的衰减率vEL 大hEL ；当 a<b，即巷道的宽度小于高度时，水平极化波的波的衰减率。壁的表面粗糙程度以及巷道壁的倾斜程度也会引起电磁不再做探讨。拟场强分布论分析可知，在 UHF 频段，巷道中允许多种模式的电磁的电场分布应该是所有这些模式在该点电场叠加的结果图 2-2 传输衰减率随频率变化曲线图Figure 2-2 Rates of transmission loss with different frequencies

11212222 2213 03 31 2112 1 1rrrrr rjk ma ajk nb bj mnk ka b （2-式（2-10）代入式（2-3）可得到各模式的电场强度分量，最后将各模分量运用叠加原理得到模拟点的实际场强的大小。2 2 21 1m nx y zm nE E E E （2- 2-3 是用 MATLAB 模拟的频率为 1GHz 的电磁波在矩形巷道中传播时化场强与传播距离的曲线图，假设巷道的宽度和高度 a=4m，b=3m，对介电常数1 210r r ，考虑的模式为 Eh（1,1）~ Eh（10,10）。


本文编号：3051785