基于ZigBee的定位算法及井控人员定位实现研究

发布时间：2017-03-29 23:12

  本文关键词：基于ZigBee的定位算法及井控人员定位实现研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着数字化油田的全面推进,油田的开采保障也在不断提升。石油钻井开采地位一直在国家税收和国民就业领域占据举足轻重的位置。国家对油田提出高产稳产的同时也要求安全生产的理念越来越深入人心,因为提高生产的安全性就能有效的保障人民群众各项安全,为经济和社会的繁荣发展奠定基础。本文所研究的井控人员定位系统是一种将钻井平台上的工作人员以及贵重设备接入网络,并进行实时定位监控的系统。本文采用的是自主研究定位算法+支持接收信号强度衰减测距建模的CC2530芯片解决方案,并选择实现ZigBee协议的Z-Stack协议栈实现组网及通信。1.本文概述了无线传感网络定位技术、定位系统、无线传感网的特点,详细阐述了ZigBee技术相关的基础理论。2.本文讨论了经典的定位方法的分类及其优缺点,推导了无线信号传播数学建模的过程。分析了模型中参数影响因素,包括环境对接收信号强度的影响和接收信号强度对测距的影响。针对环境对接收信号强度影响的问题提出了采用BP神经网络模型修正RSSI值,由此提出了一种新的实时动态参数定位方法。在定位算法上,提出了更加精确的多点质心定位算法,进一步提高了定位的精度。最后将本文所提出的定位方法和算法进行了蒙特卡洛仿真,验证了定位算法的可行性和有效性。3.本文针对网关设备、移动节点和参考节点的软硬件做了较详细的设计,并结合了钻井平台的特点,设计和编写了上位机监控程序,同时实现了对串口数据的提取分析与录入存储,从而增加了显示井控操作人员踪迹的功能。本课题综合运用了人工神经网络、无线传感器网络、计算机技术和数据库等技术,能够实时更新井控作业人员的位置信息,防止贵重的仪器设备被盗,对于井控人员培训、钻井平台上的防井喷演习和钻井生产都具有辅助作用。推动了油田的信息化进程,为油田的安全生产提供可靠的数据保障,因此本系统有着良好的市场应用前景和广阔的发展升级空间。
【关键词】：ZigBee协议 接收信号强度 BP神经网络 定位算法 CC2530模块
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE28;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 无线定位技术11-12
• 1.2.2 无线定位系统12-14
• 1.3 无线传感网络的特点14-15
• 1.4 课题研究的主要内容15
• 1.5 论文的组织结构15-17
• 第二章 ZigBee通信相关理论研究17-25
• 2.1 ZigBee概述及发展历程17-18
• 2.2 ZigBee技术的体系结构18
• 2.3 ZigBee技术的网络拓扑结构18-20
• 2.4 ZigBee技术的网络通信机制20-22
• 2.4.1 ZigBee协议栈框架20-21
• 2.4.2 IAR下协议栈架构21
• 2.4.3 网络通信基础21-22
• 2.4.4 网络组网算法22
• 2.5 ZigBee实时操作系统22-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 基于BP神经网络的定位方法研究25-39
• 3.1 经典定位方法25-28
• 3.1.1 无需测距的定位方法25-27
• 3.1.2 基于测距的定位方法27-28
• 3.2 无线信号的传播模型28-31
• 3.3 基于BP神经网络的实时参数估计算法31-35
• 3.3.1 人工神经网络31-32
• 3.3.2 BP神经网络的模型结构的确定32-33
• 3.3.3 RSSI测量值的修正33-35
• 3.4 区域内的参数估计35
• 3.5 实验过程35-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 质心定位算法的研究39-46
• 4.1 定位算法的性能指标39
• 4.2 经典节点位置算法39-41
• 4.3 加权质心定位算法41-42
• 4.4 多点质心定位算法42-45
• 4.4.1 算法原理42-44
• 4.4.2 算法仿真44-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 井控人员定位系统研究46-58
• 5.1 系统总体设计46-47
• 5.1.1 系统整体搭建46-47
• 5.1.2 系统设计流程47
• 5.2 硬件总体规划47-51
• 5.2.1 芯片选择47-49
• 5.2.2 协调器硬件设计49-50
• 5.2.3 移动节点硬件设计50-51
• 5.2.4 参考节点硬件设计51
• 5.3 节点软件设计51-54
• 5.4 定位运算服务器54-57
• 5.4.1 定位算法流程54-55
• 5.4.2 定位算法仿真55
• 5.4.3 数据库设计55-56
• 5.4.4 上位机监控程序设计56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-63
• 发表文章目录63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张璐妮;协作技术及其在DV-HOP定位算法中的应用研究[D];北京邮电大学;2010年

  本文关键词：基于ZigBee的定位算法及井控人员定位实现研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：275650