基于TOA的煤矿井下人员定位算法研究

发布时间：2021-01-09 00:47

　　安全是煤矿生产的基础,井下目标精确定位是煤矿安全的重要保障。煤矿井下人员定位系统能对井下作业人员实时定位,为井下应急救援、人员作业管理以及矿井物联网建设等提供重要位置信息,但是由于矿井巷道狭长封闭,无线信号的传播存在严重的非直射径误差和多径衰落现象,导致当前矿井定位系统定位精度低、适应性差。基于此,本文在分析现有一些矿井人员定位技术和算法的基础上,对基于TOA（Time of Arrival）的煤矿井下人员定位误差优化算法进行了较深入的研究。矿井TOA是基于信号到达时间的定位技术,易受时钟同步、计时偏移和电磁波NLOS（Non Line of Sight）传播等的影响。本文在采用对称双边双路测距算法有效消除同步时延和计时误差的基础上,针对矿井TOA定位精度易受电磁波NLOS传播时延影响的问题,通过对矿井电磁波NLOS传播特性和巷道设备运动特点的分析,提出了巷道电磁波NLOS传播时延参考模型,并依据巷道NLOS时延的成因和特点,将其分为随机NLOS时延和固定NLOS时延,为后面优化算法的研究提供了理论依据。针对由矿井巷道中机车等移动设备以及不规律设置设备引起的、具有随机性和难以定量分析等... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 井下定位系统研究现状
        1.2.2 井下定位技术研究现状
    1.3 本文研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 矿井定位的基础性研究
    2.1 矿井定位技术
    2.2 TOA方法误差分析
        2.2.1 同步时延与计时误差
        2.2.2 巷道NLOS时延分析
    2.3 本章小结
3 基于TOA的巷道随机NLOS时延消除算法研究
    3.1 均值滤波算法
    3.2 卡尔曼滤波算法
        3.2.1 经典卡尔曼滤波算法
        3.2.2 改进卡尔曼滤波器
    3.3 基于新息阈值的卡尔曼滤波算法
        3.3.1 原理分析
        3.3.2 仿真验证
    3.4 本章小结
4 基于TOA的巷道固定NLOS时延抑制算法研究
    4.1 位置指纹定位算法
        4.1.1 指纹定位技术
        4.1.2 矿井指纹定位算法
    4.2 参数拟合和几何算法
        4.2.1 原理分析
        4.2.2 仿真验证
    4.3 本章小结
5 算法参数设置与仿真分析
    5.1 算法参数设置
        5.1.1 新息阈值的设置
        5.1.2 参数拟合值的设置
    5.2 算法仿真分析
        5.2.1 实验环境和算法流程
        5.2.2 仿真分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：2965636