本文關(guān)鍵詞：基于RSSI的煤礦井下人員定位算法研究

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【摘要】：隨著無線傳感器網(wǎng)絡的迅速發(fā)展,無線定位技術(shù)已廣泛應用于煤礦安全領(lǐng)域。精準,高效的定位系統(tǒng)是安全生產(chǎn)的保障。針對基于測距的煤礦井下三維空間人員定位精度低,成本高以及易受到外界環(huán)境干擾等問題,提出了混合濾波算法、最小二乘分段曲線擬合算法和降低空間復雜度的多重質(zhì)心定位算法,用于提高三維空間的定位精度,并通過實驗證明了本研究所提出的算法的性能。首先,分析了煤礦井下人員定位算法的研究現(xiàn)狀,概括了現(xiàn)階段井下定位工作面臨的主要問題。其次,介紹了無線傳感器網(wǎng)絡定位的基本技術(shù)。參考了一些主流的定位技術(shù),通過分析每種技術(shù)的性能,確定基于測距的RSSI定位技術(shù)對于井下人員定位是適合的。再次,對RSSI值的濾波,測距模型的建立以及定位算法的改進三個方面進行了研究。濾波方面提出了基于高斯濾波和卡爾曼濾波的混合濾波算法。測距模型建立方面是在傳統(tǒng)的信號傳播的理論模型基礎(chǔ)上,采用最小二乘分段曲線擬合法優(yōu)化環(huán)境參數(shù)后重建得來的。定位算法改進方面采用的是降低空間復雜度的辦法,其核心思想是利用信標節(jié)點的特殊分布結(jié)構(gòu)將三維空間定位問題轉(zhuǎn)化為二維空間定位問題,再采用多重質(zhì)心算法計算未知節(jié)點的空間坐標。最后,通過定位實驗對算法進行驗證,證明該算法定位精度高,可滿足絕大多數(shù)井下空間人員定位工作的需求。
【關(guān)鍵詞】：接收信號強度指示 三維空間定位 最小二乘法 混合濾波
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD76;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題的研究背景及意義10-11
• 1.2 煤礦井下人員定位國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外的研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 井下定位算法的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 論文的主要工作13-14
• 1.4 文章結(jié)構(gòu)安排14-15
• 第2章 無線定位技術(shù)研究15-24
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡定位原理15-16
• 2.2 基于非測距的無線定位技術(shù)16-18
• 2.2.1 DV-Hop定位算法16-17
• 2.2.2 凸規(guī)劃定位算法17
• 2.2.3 質(zhì)心定位算法17-18
• 2.3 基于測距的無線定位技術(shù)18-22
• 2.3.1 信號到達時間的定位算法19
• 2.3.2 基于信號到達時間差的定位算法19
• 2.3.3 基于信號到達角度的定位算法19-20
• 2.3.4 基于信號到達的信號強度的定位算法20
• 2.3.5 定位技術(shù)的性能分析20-22
• 2.4 ZigBee技術(shù)22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 測距誤差研究24-39
• 3.1 濾波算法24-29
• 3.1.1 均值濾波算法24
• 3.1.2 中位值濾波算法24-25
• 3.1.3 遞推均值濾波算法25
• 3.1.4 高斯濾波算法25-26
• 3.1.5 卡爾曼濾波26-29
• 3.2 混合濾波算法29-30
• 3.3 混合濾波算法算法性能分析30-31
• 3.4 構(gòu)建測距模型與環(huán)境參數(shù)研究31-35
• 3.4.1 構(gòu)建測距模型31-32
• 3.4.2 環(huán)境參數(shù)分析32-33
• 3.4.3 曲線擬合算法33-34
• 3.4.4 RSSI最小二乘曲線擬合算法步驟34-35
• 3.5 最小二乘曲線擬合算法性能分析35-38
• 3.6 本章小結(jié)38-39
• 第4章 定位算法研究39-50
• 4.1 二維定位算法研究39-44
• 4.1.1 最小二乘定位算法39-40
• 4.1.2 極大似然估計定位算法40-41
• 4.1.3 基于測距的MIN-MAX定位算法41-42
• 4.1.4 三角質(zhì)心定位算法42-44
• 4.1.5 改進的多重質(zhì)心定位算法44
• 4.2 二維定位算法性能分析44-47
• 4.3 三維定位算法研究47-49
• 4.3.1 三維空間三邊定位算法47-48
• 4.3.2 基于降維的多重三角質(zhì)心定位算法48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-50
• 第5章 實驗分析及驗證50-56
• 5.1 實驗步驟50-54
• 5.2 本章小結(jié)54-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-61
• 致謝61-62
• 導師簡介62
• 企業(yè)導師簡介62-63
• 作者簡介63-64
• 學位論文數(shù)據(jù)集64

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本文編號：634340