本文關鍵詞：基于ZigBee網(wǎng)絡的井下人員定位技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前,國內(nèi)煤礦普遍采用區(qū)域人員定位系統(tǒng),實現(xiàn)對井下工作人員的活動定位。但由于精度不高,僅能判斷工作人員的活動區(qū)域,因而發(fā)揮的作用有限。因此,煤礦井下精確定位技術成為研究的熱點。研究煤礦井下精確人員定位系統(tǒng),可及時掌握礦工工作軌跡,并對災難發(fā)生后救援與人員自救具有極其重要的現(xiàn)實意義�；赯igBee技術,本課題主要進行了以下工作:針對ZigBee分布式地址分配機制的不足,限制了加入網(wǎng)絡的井下工作人員數(shù)量,導致因井下工作人員攜帶的未知節(jié)點設備不能加入網(wǎng)絡產(chǎn)生井下少數(shù)人員定位信息遺漏的現(xiàn)象,研究出密集區(qū)人員入網(wǎng)算法,從選擇合適的轉(zhuǎn)移節(jié)點角度出發(fā),對已有CIM算法進行改進,改善遺漏人員位置信息的現(xiàn)象。在研究基于測距和非測距的定位算法基礎上,分析出采用RSSI技術的算法容易受環(huán)境因素影響。為了使定位算法適應井下復雜環(huán)境,構(gòu)建一種適應環(huán)境的RSSI測距模型EADM,用于確定實際的環(huán)境參數(shù)。為了提高算法的精確度,給出基于路徑衰減參數(shù)的加權似然估計的定位算法,對極大似然算法進行了改進。在主巷道區(qū),礦工人員經(jīng)常密集工作。針對距離很近的工作人員之間通信很可能出現(xiàn)信號沖突問題,本文采用組團協(xié)議解決這個問題。對比WSN通訊技術性能,針對復雜多變的礦井環(huán)境,選用ZigBee無線技術實現(xiàn)煤礦主巷道區(qū)域的人員定位系統(tǒng)。根據(jù)人員定位系統(tǒng)中節(jié)點設備的功能,以及定位系統(tǒng)的節(jié)點設備的硬件組成結(jié)構(gòu),采用CC2530芯片為定位系統(tǒng)的核心處理器模塊。在IAR Embedded Workbench的集成環(huán)境下完成各類節(jié)點的功能編寫和流程設計,在演示軟件模型中展示實時定位多個人員位置的功能,在實驗室環(huán)境下驗證了定位算法的可行性及定位算法的有效性。
【關鍵詞】：井下人員定位 分布式地址分配機制 RSSI測距 EADM模型
【學位授予單位】：太原科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD76;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題的研究背景及研究意義10
• 1.2 煤礦井下人員定位系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外煤礦井下人員定位系統(tǒng)的研究10-11
• 1.2.2 國內(nèi)煤礦井下人員定位系統(tǒng)的研究11-12
• 1.3 課題研究的工作及章節(jié)安排12-14
• 1.3.1 課題研究的主要內(nèi)容12-13
• 1.3.2 章節(jié)安排13-14
• 第2章 ZigBee網(wǎng)絡技術14-19
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡技術的比較14-15
• 2.2 ZigBee網(wǎng)絡技術15-16
• 2.2.1 ZigBee網(wǎng)絡技術的發(fā)展15-16
• 2.2.2 ZigBee網(wǎng)絡技術的特點16
• 2.3 ZigBee協(xié)議棧16-17
• 2.4 IEEE802.15.4 標準17-18
• 2.4.1 IEEE802.15.4 協(xié)議準則的物理層（PHY）17
• 2.4.2 IEEE802.15.4 協(xié)議準則的媒體接入控制層（MAC）17-18
• 2.5 ZigBee協(xié)議18
• 2.5.1 ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡層（NWK）18
• 2.5.2 ZigBee協(xié)議的應用層（APL）18
• 2.6 本章小結(jié)18-19
• 第3章 ZigBee無線定位技術19-31
• 3.1 ZigBee定位技術19-21
• 3.1.1 節(jié)點的分類19
• 3.1.2 定位算法的分類19-20
• 3.1.3 節(jié)點定位算法的性能標準20-21
• 3.1.4 節(jié)點定位計算的步驟21
• 3.2 基于距離的測距定位算法21-27
• 3.2.1 基于距離的測距定位技術21-24
• 3.2.2 基于距離的定位計算方法24-27
• 3.3 非基于距離的定位算法27-30
• 3.3.1 質(zhì)心算法27-28
• 3.3.2 DV-Hop算法28-29
• 3.3.3 APIT算法29
• 3.3.4 Amorphous算法29-30
• 3.4 煤礦井下人員定位算法的選取30
• 3.5 本章小結(jié)30-31
• 第4章 密集區(qū)人員入網(wǎng)算法的研究31-44
• 4.1 引言31-32
• 4.2 ZigBee網(wǎng)絡32-33
• 4.2.1 ZigBee設備類型32
• 4.2.2 ZigBee網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)32
• 4.2.3 ZigBee分布式地址分配32-33
• 4.3 ZigBee節(jié)點連接過程33
• 4.4 孤立點產(chǎn)生的原因33-34
• 4.5 ZigBee網(wǎng)絡中孤立點的入網(wǎng)算法34-40
• 4.5.1 轉(zhuǎn)移節(jié)點的相關描述34-36
• 4.5.2 選擇算法36-37
• 4.5.3 交換算法37-39
• 4.5.4 算法的復雜度39-40
• 4.6 仿真實驗與結(jié)果分析40-43
• 4.6.1 場景設置40
• 4.6.2 結(jié)果分析40-43
• 4.7 本章小結(jié)43-44
• 第5章 井下人員定位算法44-59
• 5.1 影響井下通信質(zhì)量的因素44-45
• 5.1.1 信號衰減44-45
• 5.1.2 電磁干擾45
• 5.1.3 信號沖突45
• 5.1.4 其他因素45
• 5.2 適應特定環(huán)境的測距模型45-49
• 5.2.1 測距模型45-46
• 5.2.2 測距模型的環(huán)境參數(shù)46-48
• 5.2.3 建立適應環(huán)境的測距模型EADM48-49
• 5.2.4 確定適應環(huán)境下的環(huán)境參數(shù)49
• 5.3 基于路徑衰減參數(shù)的加權似然估計定位算法49-54
• 5.3.1 確定加權值49-50
• 5.3.2 加權似然估計算法50-54
• 5.4 信號沖突減免機制54-58
• 5.4.1 組團協(xié)議54-55
• 5.4.2 RSSI相似度55-56
• 5.4.3 仿真實驗與結(jié)果分析56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第6章 煤礦井下人員定位系統(tǒng)的設計59-71
• 6.1 基于ZigBee技術的人員定位系統(tǒng)構(gòu)建59
• 6.2 定位系統(tǒng)的硬件組成59-63
• 6.2.1 網(wǎng)關節(jié)點61-62
• 6.2.2 參考節(jié)點62
• 6.2.3 未知節(jié)點62-63
• 6.3 定位系統(tǒng)的軟件設計63-69
• 6.3.1 軟件開發(fā)環(huán)境63-64
• 6.3.2 網(wǎng)關節(jié)點64-65
• 6.3.3 參考節(jié)點65-66
• 6.3.4 未知節(jié)點66-68
• 6.3.5 定位系統(tǒng)實驗68-69
• 6.4 本章小結(jié)69-71
• 第7章 總結(jié)與展望71-73
• 7.1 總結(jié)71
• 7.2 展望71-73
• 參考文獻73-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士期間取得的研究成果80-81

【相似文獻】

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本文編號：338358