本文關(guān)鍵詞：礦井移動(dòng)目標(biāo)定位增強(qiáng)算法研究

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【摘要】：目標(biāo)的精確定位是煤礦安全高效生產(chǎn)的重要保障,但是井下環(huán)境特殊,巷道狹長(zhǎng)封閉,無(wú)線信號(hào)的傳播存在嚴(yán)重的非視距影響和多徑衰落現(xiàn)象,導(dǎo)致現(xiàn)有井下定位系統(tǒng)定位精度低、適應(yīng)性差。從部署角度看,即使研制出高精度的新型定位系統(tǒng),想要大面積替換現(xiàn)有定位系統(tǒng)也將造成前期投資的巨大浪費(fèi)。礦山物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及給礦井精確定位提供了全新的機(jī)會(huì)和思路。為了對(duì)煤礦環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)感知、監(jiān)測(cè)和預(yù)警,煤礦井下需要部署充足的感知節(jié)點(diǎn)。這些感知節(jié)點(diǎn)在完成既定的感知任務(wù)外,還可以借助與其他節(jié)點(diǎn)之間或與現(xiàn)有定位系統(tǒng)之間的物-物相連特征,為礦井目標(biāo)的精確定位提供輔助服務(wù)。為此,本文主要給出了兩種利用感知節(jié)點(diǎn)來(lái)增強(qiáng)原有定位精度的方法和一種抑制非視距誤差的擴(kuò)展卡爾曼濾波法:(1)利用井下已有感知節(jié)點(diǎn)與地理信息輔助提高定位精度。該方法首先通過(guò)井下已有定位系統(tǒng)對(duì)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行定位;然后調(diào)用移動(dòng)目標(biāo)附近能夠通信的感知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行輔助定位,并將系統(tǒng)定位和感知定位進(jìn)行加權(quán)聯(lián)合;最后通過(guò)井下地理信息的輔助將在巷道區(qū)域外的定位節(jié)點(diǎn)估計(jì)坐標(biāo)修正到巷道區(qū)域內(nèi),實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)目標(biāo)的精確定位。仿真結(jié)果表明此方法在原有定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提高了定位精度,增強(qiáng)了定位效果。(2)利用井下已有的感知節(jié)點(diǎn)建立一種基于證人節(jié)點(diǎn)的非替代性增強(qiáng)定位方法。該定位方法從物聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)中調(diào)用動(dòng)目標(biāo)通信范圍內(nèi)的感知節(jié)點(diǎn),并從這些感知節(jié)點(diǎn)中選擇出部分節(jié)點(diǎn)充當(dāng)“證人”,通過(guò)改變“證人”的搜索半徑,將有證人節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)搜索半徑逐漸縮小。該方法主要包括初值計(jì)算、目標(biāo)搜索、搜索結(jié)果修正三個(gè)階段。通過(guò)仿真結(jié)果顯示,無(wú)論現(xiàn)有定位系統(tǒng)采用何種定位方法,該算法均有較強(qiáng)的精度增強(qiáng)能力。(3)通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼濾波抑制非視距誤差在定位過(guò)程中的影響,以基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的證人節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)定位方法為例,使用擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)定位坐標(biāo)進(jìn)行了兩次濾波,進(jìn)一步提高了定位精度。通過(guò)仿真驗(yàn)證,該方法可以抑制非視距誤差對(duì)定位精度的影響。
【關(guān)鍵詞】：礦山物聯(lián)網(wǎng) 定位系統(tǒng) 感知節(jié)點(diǎn) 地理信息 擴(kuò)展卡爾曼濾波
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD67;TN713
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 1 緒論16-22
• 1.1 研究背景及意義16-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3 論文研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4 論文章節(jié)安排21-22
• 2 無(wú)線定位技術(shù)22-36
• 2.1 常用無(wú)線通信技術(shù)22-23
• 2.2 定位技術(shù)及定位算法23-33
• 2.3 定位誤差評(píng)估指標(biāo)33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 3 感知節(jié)點(diǎn)與地理信息輔助的井下目標(biāo)定位方法36-45
• 3.1 井下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模型36-38
• 3.2 感知節(jié)點(diǎn)與地理信息輔助的定位方法38-41
• 3.3 性能仿真分析41-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 基于證人節(jié)點(diǎn)的礦井運(yùn)動(dòng)目標(biāo)增強(qiáng)定位方法45-55
• 4.1 證人節(jié)點(diǎn)動(dòng)目標(biāo)定位的基本思想45-46
• 4.2 證人節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的目標(biāo)搜索46-48
• 4.3 基于雙證人節(jié)點(diǎn)的搜索結(jié)果修正48-51
• 4.4 性能仿真分析51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的非視距誤差抑制55-63
• 5.1 非視距誤差模型及常用抑制方法55-56
• 5.2 擴(kuò)展卡爾曼濾波56-58
• 5.3 基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的證人節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)定位方法58-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 6 總結(jié)與展望63-66
• 6.1 總結(jié)63-64
• 6.2 展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 作者簡(jiǎn)歷71-73
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集73

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1 郭繼坤;丁龍;;礦井非視距環(huán)境下UWB人員定位算法[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào);2013年02期

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1 何友全;王力軍;;一種基于間距加權(quán)的非視距抑制算法[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

2 沙學(xué)軍;孫亞楠;汪洋;唐s，

本文編號(hào)：555085