本文關(guān)鍵詞：巷道高精度人員定位系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)處理技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：礦產(chǎn)資源開發(fā)是我國(guó)能源的主要來源之一,礦產(chǎn)行業(yè)已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱之一。然而,由于礦井下環(huán)境復(fù)雜,經(jīng)常發(fā)生重大礦井安全事故,不僅阻礙了經(jīng)濟(jì)發(fā)展,更導(dǎo)致了許多人員傷亡,2011年國(guó)家安全監(jiān)管總局和國(guó)家煤礦安監(jiān)局聯(lián)合下發(fā)了文件要求煤礦企業(yè)必須建設(shè)完善的井下人員定位系統(tǒng),并應(yīng)優(yōu)先選擇技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、定位精度高的產(chǎn)品,所以就需要精度高、動(dòng)態(tài)特性好、系統(tǒng)穩(wěn)定的巷道高精度人員定位系統(tǒng)。本文將巷道高精度人員定位系統(tǒng)抽象到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu),根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)系統(tǒng)的要求,提出將通用物聯(lián)網(wǎng)感知層、傳輸層和應(yīng)用層的三層架構(gòu)升級(jí)為設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)服務(wù)層和應(yīng)用層的四層架構(gòu),本文的核心內(nèi)容將針對(duì)定位系統(tǒng)最為關(guān)鍵的設(shè)備層和數(shù)據(jù)服務(wù)層進(jìn)行論述和設(shè)計(jì)。為了分析透徹應(yīng)用環(huán)境的具體需求,本文首先根據(jù)巷道環(huán)境進(jìn)行了巷道電磁波傳播特性的分析,得出了巷道環(huán)境對(duì)電磁波頻率、天線極化方式等參數(shù)的具體要求,然后根據(jù)國(guó)家政策法規(guī)和安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)巷道應(yīng)用環(huán)境的安全要求,得出了巷道環(huán)境對(duì)定位系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性、功耗、并發(fā)識(shí)別數(shù)量和定位區(qū)間范圍的要求。對(duì)于設(shè)備層,本文將其定義為巷道高精度定位系統(tǒng)的核心——高精度測(cè)距技術(shù),首先總結(jié)了基于空間信息和基于時(shí)間信息的兩種基本測(cè)距思想,然后以定位系統(tǒng)的需求為選擇依據(jù),選擇了基于相位參數(shù)的時(shí)間信息間接測(cè)距法,給出了一種可以減小頻率同步和時(shí)間同步的影響、解決相位同步問題的高精度相位差測(cè)距方法,并在巷道進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證。對(duì)于數(shù)據(jù)服務(wù)層,其主要完成測(cè)距信息和巷道地理信息的匹配任務(wù),通過一維地圖匹配方法得到可以供給應(yīng)用層使用的巷道定位數(shù)據(jù)。另外,總結(jié)了巷道高精度定位系統(tǒng)在實(shí)際中遇到的人體遮擋、偽距解算方向判反等五種常見問題,并提出了基于卡爾曼濾波和卡爾曼預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)以解決或者緩解這類異常問題對(duì)定位效果的影響。本文還給出了巷道高精度定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,論述了定位系統(tǒng)軟件的基本架構(gòu)并給出了數(shù)據(jù)處理軟件的基本流程圖。最后,在中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司清水溪實(shí)驗(yàn)基地模擬巷道進(jìn)行了巷道高精度定位系統(tǒng)的性能測(cè)試,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的精度能達(dá)到±2m,數(shù)據(jù)異常率小于2‰,定位基站覆蓋距離大于±300m,單定位基站并發(fā)識(shí)別數(shù)量大于80人,巡檢周期小于5s。
【關(guān)鍵詞】：巷道模型 高精度定位 數(shù)據(jù)處理 卡爾曼濾波
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD76;TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 巷道高精度人員定位系統(tǒng)的背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 巷道人員定位系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 巷道人員定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要工作15-16
• 第二章 巷道高精度定位的需求16-28
• 2.1 巷道電磁波傳播特性分析16-24
• 2.1.1 巷道電磁波傳播特性研究已有理論和實(shí)驗(yàn)成果16-17
• 2.1.2 對(duì)巷道電磁波傳播相關(guān)的參數(shù)分析17
• 2.1.3 符合我國(guó)實(shí)際巷道環(huán)境的電磁波傳播研究建模17-19
• 2.1.4 各項(xiàng)參數(shù)對(duì)巷道電磁波傳播影響的仿真19-24
• 2.2 其他因素對(duì)定位系統(tǒng)的約束或要求24-25
• 2.3 巷道高精度定位系統(tǒng)的需求分析25-26
• 2.3.1 電磁波頻率25
• 2.3.2 極化方式25
• 2.3.3 定位系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性和功耗25-26
• 2.3.4 同一區(qū)間并發(fā)識(shí)別數(shù)量26
• 2.3.5 單次定位耗時(shí)26
• 2.3.6 定位區(qū)間26
• 2.4 本章小結(jié)26-28
• 第三章 巷道高精度測(cè)距方法研究28-48
• 3.1 測(cè)距的基本思想和原理28-34
• 3.1.1 基于空間信息的無線電測(cè)距原理28-29
• 3.1.2 基于時(shí)間信息的無線電測(cè)距原理29-31
• 3.1.3 基于頻率參數(shù) ω(t)的測(cè)距原理31-32
• 3.1.4 基于相位參數(shù) φ(t)的測(cè)距原理32-34
• 3.2 測(cè)距方法的比較和選擇34-37
• 3.2.1 基于空間信息的測(cè)距方法的優(yōu)缺點(diǎn)35
• 3.2.2 基于時(shí)間信息的直接測(cè)距方法的優(yōu)缺點(diǎn)35-36
• 3.2.3 基于時(shí)間參數(shù)的間接測(cè)距方法的優(yōu)缺點(diǎn)36
• 3.2.4 不同測(cè)距方法的特點(diǎn)對(duì)比36
• 3.2.5 滿足巷道高精度定位需求的測(cè)距方法的選擇36-37
• 3.3 基于相位參數(shù)的測(cè)距方案37-43
• 3.3.1 相位測(cè)量技術(shù)37
• 3.3.2 相位差測(cè)距的關(guān)鍵問題——同步技術(shù)37-38
• 3.3.3 解決同步問題的相位差測(cè)距方案38-43
• 3.4 相位差測(cè)距方案的實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證43-47
• 3.4.1 相位差測(cè)距方案的實(shí)現(xiàn)43
• 3.4.2 相位差測(cè)距方案的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證43-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 巷道高精度定位技術(shù)研究48-65
• 4.1 測(cè)距信息轉(zhuǎn)換為巷道定位信息的方案48-50
• 4.1.1 礦山巷道的場(chǎng)景48-49
• 4.1.2 巷道一維定位的方案49-50
• 4.2 巷道定位面臨的實(shí)際問題50-55
• 4.2.1 人體遮擋50-53
• 4.2.2 偽距解算方向判反53-54
• 4.2.3 測(cè)距壞值54
• 4.2.4 相位差測(cè)距模糊54
• 4.2.5 定位基站接入選擇錯(cuò)誤54-55
• 4.3 巷道定位面臨實(shí)際問題的解決手段——數(shù)據(jù)處理技術(shù)55-64
• 4.3.1 利用卡爾曼濾波提高定位精度和動(dòng)態(tài)特性55-58
• 4.3.2 利用其他數(shù)據(jù)處理方法解決巷道定位面臨的實(shí)際問題58-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第五章 巷道高精度定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)及測(cè)試驗(yàn)證65-75
• 5.1 巷道高精度定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)65-69
• 5.1.1 系統(tǒng)框圖65-66
• 5.1.2 定位卡設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)物66
• 5.1.3 定位基站設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)物66-67
• 5.1.4 定位系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)67-68
• 5.1.5 數(shù)據(jù)處理軟件設(shè)計(jì)68-69
• 5.2 巷道高精度定位系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證69-74
• 5.2.1 測(cè)試條件69
• 5.2.2 單定位卡精度測(cè)量69-73
• 5.2.3 單定位卡動(dòng)態(tài)測(cè)量73
• 5.2.4 多定位卡數(shù)據(jù)異常測(cè)試73-74
• 5.3 本章小節(jié)74-75
• 第六章 總結(jié)和展望75-76
• 6.1 全文總結(jié)75
• 6.2 工作展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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2 張躍平,鄭國(guó)莘,張文梅,盛劍桓;隧道中UHF窄帶無線電波傳播信道的特性[J];通信學(xué)報(bào);1998年12期

3 張曉光;朱麗萍;于浩;徐釗;;煤礦井巷多徑電波接收信號(hào)特性分析[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

  本文關(guān)鍵詞：巷道高精度人員定位系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)處理技術(shù)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：391886