本文關(guān)鍵詞：基于TOF的井下人員定位前端系統(tǒng)研究

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【摘要】：目前煤礦開采安全形勢很嚴(yán)峻，煤礦下容易發(fā)生瓦斯泄露、透水、坍塌和煤塵爆炸等事故�，F(xiàn)階段的井上施救由于難以實(shí)時(shí)地掌握井下作業(yè)人員的分布，降低了搶險(xiǎn)救災(zāi)的效率。煤礦井下人員定位系統(tǒng)的研究對煤礦井下災(zāi)害的預(yù)警、制定搶救和逃生路線、搜索礦難人員具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 當(dāng)前的人員定位系統(tǒng)經(jīng)歷了微波信標(biāo)系統(tǒng)、射頻識(shí)別技術(shù)的人員探測系統(tǒng)和基于Zigbee的人員考勤系統(tǒng)的發(fā)展階段。其內(nèi)部的技術(shù)基礎(chǔ)是從超聲波定位技術(shù)、紅外定位、射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。而現(xiàn)階段的國內(nèi)人員定位系統(tǒng)大部分還是在使用射頻識(shí)別技術(shù)，功耗較大，部分定位系統(tǒng)用到Zigbee網(wǎng)絡(luò)下基于信號(hào)強(qiáng)度和到達(dá)角等測距方式進(jìn)行定位，誤差較大，功耗低，性價(jià)比不高。論文基于井下人員安全等多方面，選用了在Zigbee平臺(tái)下，進(jìn)行基于TOF(Time ofFlight)的井下前端系統(tǒng)研究，系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)的定位跟蹤、身份識(shí)別等功能，可實(shí)現(xiàn)井下工作的高效性及安全管理。 論文研究了Zigbee pro網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，，分析了其低功耗、低速率、自組網(wǎng)的特點(diǎn)，彌補(bǔ)了RFID、wifi等無線傳輸中的距離短、功耗大等缺陷；通過與其他定位系統(tǒng)的比較和改進(jìn)，利用JN5148的開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)了精確人員定位前端系統(tǒng)；在硬件部分設(shè)計(jì)了包括井下人員定位系統(tǒng)的分站結(jié)構(gòu)、讀卡器部分、輔讀卡器部分和標(biāo)示卡，以及與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃AN總線部分；同時(shí)分析了進(jìn)行人員定位算法的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域，最終確定了基于TOF的改良bouding-box定位算法的方法計(jì)算井下人員的位置；軟件設(shè)計(jì)上以eclipse為軟件開發(fā)平臺(tái)，以NXP公司的Zigbee pro協(xié)議棧為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了需要的CAN應(yīng)用層協(xié)議，同時(shí)詳細(xì)設(shè)計(jì)了Zigbee模塊工作流程。 論文通過系統(tǒng)的硬件平臺(tái)搭建，驗(yàn)證了定位算法的有效性，并且設(shè)計(jì)了以CAN總線為基礎(chǔ)的應(yīng)用層協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了分站與讀卡器之間的通信。經(jīng)過調(diào)試，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)人員定位，同時(shí)與分站通信的功能，結(jié)果運(yùn)行穩(wěn)定，滿足實(shí)時(shí)性要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1199567