基于WIFI的煤矿井下人员定位系统的研究

发布时间：2017-04-25 20:06

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【摘要】：随着我国经济的发展以及人民生活水平的提升,整个社会对煤炭能源的需求越来越大,使得我国煤炭行业快速发展。但是煤炭开采工作基本上都处于地表之下,巷道里充斥着大量瓦斯、一氧化碳等对人体有害的气体,井下特殊的地理环境也容易发生坍塌,高温、高压导致一氧化碳等易燃气体爆炸等危险因素使得井下作业具有一定的危险性。因此,当事故发生时,能否展开高效的救援工作显得十分重要,为了在井下发生事故时,提高井下人员援救效率,现在煤矿企业通常采用人员定位技术对井下人员进行定位,基于WIFI通信技术的煤矿井下人员定位技术就是一种常见井下人员定位技术。本文最开始在对国内外的一些井下人员定位系统进行分析介绍后,通过对比各种通信技术的优缺点,确定本文采用WIFI通信技术进行通信,分析了不同人员定位算法的优缺点并结合WIFI通信技术,本文采用基于测距的定位机制,建立了适用于煤矿井下的测距机制,基于高斯滤波提出改进的滤波方法对移动节点接收到的数据进行滤波处理,针对三边定位算法的不足,提出基于三边定位的改进的人员定位算法,从滤波以及定位计算两个方面优化定位算法并进行仿真实验,确保定位算法的可靠性。煤矿井下采用的通信方式包括有线通信与无线通信,有线通信选择的数据传输介质是光纤,本文对井下定位的WIFI无线通信参考节点以及移动节点进行硬件的选型以及设计,分析井下定位的需求,并对无线接入点AP进行井下布置设计,此外还设计了参考节点的供电电路。本文最后是软件设计,并采取楼道进行模拟实验场地进行验证试验,验证本文的设计的系统的可靠性。
【关键词】：WIFI定位 煤矿 井下人员定位
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD76;TN92
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-14
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14
• 1.3 本文研究内容及组织结构14-16
• 2 WIFI及算法基础介绍16-34
• 2.1 WIFI介绍16-21
• 2.1.1 WIFI概述16
• 2.1.2 WIFI的网络组成部分与拓补结构16-18
• 2.1.3 WIFI网络优点18-19
• 2.1.4 WIFI网络定位原理19
• 2.1.5 WIFI无线定位技术与其他通信定位技术对比19-21
• 2.2 井下节点定位算法21-33
• 2.2.1 节点定位算法主要的几种分类方法21-22
• 2.2.2 定位算法性能指标22-23
• 2.2.3 基于测距的定位算法通常的定位步骤23
• 2.2.4 基于测距定位算法的测距定位原理介绍23-27
• 2.2.5 基于测距的定位算法未知节点的定位27-30
• 2.2.6 非基于测距定位的节点定位技术30-33
• 2.3 本章小结33-34
• 3 井下人员定位算法研究34-44
• 3.1 人员定位算法测距模型34-36
• 3.1.1 RSSI测距机制34
• 3.1.2 测距机制的参数A和n修正34-36
• 3.2 所测得的RSSI数据的处理36-40
• 3.3 基于三边定位改进的人员定位算法40-41
• 3.4 算法的仿真验证41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 4 井下人员定位系统设计44-54
• 4.1 井下人员定位系统需求44-45
• 4.1.1 井下人员定位系统特殊性分析44
• 4.1.2 井下定位系统需求分析44-45
• 4.2 井下人员定位总体架构介绍与分析45-47
• 4.2.1 煤矿井下定位部分45-47
• 4.2.2 井上监测管理部分47
• 4.3 井下定位系统主要硬件的选型与设计47-51
• 4.3.1 识别卡的硬件选型47-49
• 4.3.2 WIFI无线接入点硬件选型与设计49-51
• 4.4 井下定位系统功能设计51-52
• 4.5 井下参考节点分布与供电设计52-53
• 4.6 本章总结53-54
• 5 软件设计与实验验证54-62
• 5.1 软件设计54-60
• 5.1.1 移动终端软件设计54-55
• 5.1.2 参考节点软件设计55-58
• 5.1.3 井上系统工作软件设计58-60
• 5.1.4 定位算法流程设计60
• 5.2 实验验证60-61
• 5.3 本章小结61-62
• 6 总结与展望62-64
• 参考文献64-68
• 致谢68-70
• 作者简介及读研期间主要科研成果70

【参考文献】

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本文编号：326965