本文選題：煤礦巷道 + 電磁波特性��； 參考：《中國礦業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：目前我國煤礦井下定位系統(tǒng)的定位方式多與測距有關(guān),通過測量待定位節(jié)點處接收天線與發(fā)射天線之間的距離后定位,所以定位的準確性直接受測距精度影響。巷道環(huán)境復雜,環(huán)境突變時路徑衰減指數(shù)隨之變化。巷道壁凹凸不平,機械設備及各類障礙物繁多,導致無線信號傳播過程中多徑效應嚴重,極大抑制了RSSI(接收信號強度)在煤礦井下的應用。因此,本文對RSSI測距模型進行改進,研究多天線測距系統(tǒng),并提出將數(shù)據(jù)濾波算法用于多天線測距系統(tǒng),進一步提高RSSI的測距精度。首先分析煤礦井下電磁波的傳輸環(huán)境,通過建立理想的矩形巷道模型分析電磁波波模模型,進而推導出水平極化波和垂直極化波的衰減率,模擬仿真巷道中電磁波傳輸衰減的特性。仿真表明,無論是電磁波在巷道近距離傳播時發(fā)生小尺度衰落,還是遠距離傳播時出現(xiàn)的大尺度衰落,其衰落特性都呈現(xiàn)周期性波動,為削弱衰落周期性波動和深衰落點對RSSI精度的影響,本文對多天線RSSI測距系統(tǒng)進行優(yōu)化,引入s獲得RSSI的大概率區(qū)間的改進高斯-卡爾曼混合濾波算法。最后,建立多天線測距系統(tǒng)進行模擬仿真,采用改進的高斯濾波和卡爾曼預估的方式對接收到的信號進行處理,修正深衰落點,通過對接收到的RSSI值進行曲線擬合求出不同天線間距下的參數(shù)因子和衰減因子。分析比較各指定距離時,單天線測距系統(tǒng)和不同天線間距條件下的多天線測距系統(tǒng)濾波前后的計算距離,得出采用改進的高斯濾波和卡爾曼預估的方式多天線測距系統(tǒng)測距精度優(yōu)于單天線測距系統(tǒng)和濾波前的多天線測距系統(tǒng),且各天線間距為波長兩倍時,測距精度最高,濾波后精度提高25%。
[Abstract]:At present, most of the positioning methods of coal mine underground positioning system in our country are related to ranging. By measuring the distance between the receiving antenna and the transmitting antenna at the node to be located, the location accuracy is directly affected by the ranging accuracy. Because of the complex environment of roadway, the path attenuation index changes with the sudden change of environment. The uneven wall of roadway, various mechanical equipment and various kinds of obstacles lead to serious multipath effect in the process of wireless signal transmission, which greatly inhibits the application of RSSI (received signal intensity) in coal mine. Therefore, this paper improves the RSSI ranging model, studies the multi-antenna ranging system, and proposes to apply the data filtering algorithm to the multi-antenna ranging system to further improve the ranging accuracy of RSSI. Firstly, the transmission environment of electromagnetic wave in coal mine is analyzed, and then the attenuation rate of horizontal and vertical polarization waves is deduced by establishing an ideal rectangular tunnel model to analyze the electromagnetic wave mode model. The characteristics of electromagnetic wave propagation attenuation in tunnel are simulated. The simulation results show that the fading characteristics of electromagnetic wave show periodic fluctuation, whether it is small scale fading when the electromagnetic wave propagates near the roadway or large scale fading when the electromagnetic wave propagates at a long distance. In order to weaken the influence of fading periodic fluctuations and deep fading points on the accuracy of RSSI, the multi-antenna RSSI ranging system is optimized in this paper, and an improved Gauss-Kalman hybrid filtering algorithm is introduced to obtain the large probability range of RSSI. Finally, the multi-antenna ranging system is built to simulate and simulate, and the received signal is processed by using improved Gao Si filter and Kalman estimation, and the deep fading point is corrected. The parameter factor and attenuation factor under different antenna spacing are obtained by curve fitting of the received RSSI value. The calculated distances before and after filtering of single-antenna ranging system and multi-antenna ranging system with different antenna spacing are analyzed and compared with each specified distance. It is concluded that the ranging accuracy of the multi-antenna ranging system with improved Gao Si filter and Kalman estimation is superior to that of the single-antenna ranging system and the multi-antenna ranging system before filtering. When the distance between the antennas is twice the wavelength, the ranging accuracy is the highest. After filtering, the accuracy is improved by 25%.
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN011;TN820

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本文編號：1819322