近些年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)在煤礦安全監(jiān)控監(jiān)測領(lǐng)域應(yīng)用的蓬勃發(fā)展,井下工作人員和設(shè)備的位置信息日益重要。在目前的井下定位系統(tǒng)中,更多的是采用WiFi、ZigBee等無線定位技術(shù)。但這些定位系統(tǒng)的定位誤差普遍較大,已經(jīng)無法滿足井下對目標(biāo)精確定位的要求。超寬帶（Ultra WideBand,UWB）技術(shù)具有抗多徑能力強(qiáng)、定位精度高、時(shí)間分辨率高等優(yōu)點(diǎn),所以近年來,基于UWB技術(shù)的室內(nèi)精確定位系統(tǒng)發(fā)展尤其迅速,而將UWB技術(shù)用于井下目標(biāo)精確定位的研究并不多見,所以本文基于精確定位的需求,對基于UWB的井下目標(biāo)精確定位技術(shù)展開深入的研究�；赨WB的井下目標(biāo)精確定位系統(tǒng)與傳統(tǒng)定位系統(tǒng)相比,定位精度更高、實(shí)時(shí)性更強(qiáng),這對于能夠及時(shí)準(zhǔn)確地掌握井下工作人員的實(shí)時(shí)移動(dòng)軌跡,確保工作人員的生命安全具有非常重大意義。此外通過該系統(tǒng)可以對礦車、采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行軌跡進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋,這對于調(diào)度管理人員對設(shè)備進(jìn)行合理的分配和使用提供極大的便利,有助于提高煤礦的生產(chǎn)效率和安全管理水平。本文的主要工作如下:（1）對UWB信號的定義、產(chǎn)生、調(diào)制、信道模型進(jìn)行詳細(xì)的研究,在深入了解UWB技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識之... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SDS-TWR中時(shí)鐘漂移產(chǎn)生的誤差Figure2-13ErrorsduetoclockdriftinSDS-TWR

工程碩士專業(yè)學(xué)位論文46以及防倒充電路構(gòu)成，所以在搭建外圍電路時(shí)不需要使用二極管進(jìn)行隔離。為了使該芯片可以在高溫條件下正常工作，設(shè)計(jì)了熱反饋電路，通過電路對充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以達(dá)到限制芯片溫度的目的。該芯片可以使電源對鋰電池的充電電壓保持恒定不變，始終穩(wěn)定在4.2V，但充電電流可以通過2號引腳外接電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)鋰電池電壓充滿后，電流會(huì)降低到初始值的十分之一，此時(shí)TP4056充電結(jié)束，將會(huì)自動(dòng)終止充電循環(huán)。當(dāng)外部沒有電源為其供電時(shí)，該芯片將會(huì)進(jìn)入低電流狀態(tài)。當(dāng)有電源為其供電時(shí)，也可以通過硬件配置將其設(shè)為待機(jī)模式，此時(shí)消耗的電流低至55uA。其充電保護(hù)電路如圖4-3所示，圖4-3鋰電池充電管理電路設(shè)計(jì)圖Figure4-3LithiumbatterychargemanagementcircuitdesignTP4056的4腳為電源引腳，外接直流5V電壓源供電，8腳為芯片使能端，外接直流5V電壓源，從而使芯片處于正常工作狀態(tài)，3腳接GND。由于定位標(biāo)簽不需要對電池溫度進(jìn)行監(jiān)測，所以1號引腳TEMP接GND即可。2號引腳外接電阻后接GND，可根據(jù)式（4-1）估算充電電流，421200PORGBATVIR=（4-1）充電電流IBAT的大小取決于R42的阻值，在本文設(shè)計(jì)的定位系統(tǒng)中R42阻值為1.2K，此時(shí)可以得到最大充電電流為1A。5號引腳連接鋰電池的正極，該引腳可以用于向電池提供充電電流以及4.2V充電電壓。D1、D2為指示燈，用于表示充電的兩種狀態(tài)，其正極外接5V直流電壓源，D2的負(fù)極通過限流電阻R44連接至6號引腳，當(dāng)充電結(jié)束的時(shí)候，該引腳被內(nèi)部開關(guān)拉低至低電平，此時(shí)D2有電流通過可以被點(diǎn)亮，標(biāo)示著充電完成。D1的負(fù)極通過限流電阻R43連接至7號引腳，如果電池正在充電，則該引

4定位標(biāo)簽的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)47腳被內(nèi)部開關(guān)拉低至低電平，此時(shí)D1有電流通過可以被點(diǎn)亮，標(biāo)示著正在充電，充電完成之后該引腳被設(shè)置為高阻態(tài)，此時(shí)D1處于熄滅狀態(tài)。2、電量狀態(tài)顯示電路鋰離子電池的電量會(huì)隨著負(fù)載的消耗而逐漸減少，當(dāng)電池電量過低時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致定位標(biāo)簽卡突然停止工作，這會(huì)給整個(gè)定位系統(tǒng)帶來非常大的麻煩，因此為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生，本文特意設(shè)計(jì)了電量檢測電路用于實(shí)時(shí)顯示電池電量的狀態(tài)。本文所設(shè)計(jì)的電量狀態(tài)顯示電路如圖4-4所示。圖4-4電量狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)圖Figure4-4Powerstatusdisplaycircuitdesign3、升壓電路可充電鋰離子電池隨著電量的消耗，其電壓也會(huì)逐漸降低，這就導(dǎo)致其為負(fù)載提供的電壓處于一種動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)中。當(dāng)電池電壓低于負(fù)載所需電壓時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致其無法正常工作，因此為了保證定位標(biāo)簽卡能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，這就需要為其他負(fù)載模塊提供一個(gè)紋波較小的穩(wěn)定電源。所以設(shè)計(jì)一個(gè)升壓并且能夠穩(wěn)定在某一固定電壓值的電路就顯得十分必要。如圖4-5所示，本文設(shè)計(jì)了一款BOOST升壓電路，選用YB1109C作為DC/DC電壓調(diào)整期搭建升壓電路。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于UWB技術(shù)的煤礦井下無線定位系統(tǒng)[J]. 申偉光.  煤礦安全. 2018(10)
[2]UWB定位技術(shù)在煤礦井下的應(yīng)用[J]. 陳新科,喻川,文智力.  煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(S1)
[3]基于UWB的室內(nèi)停車場高精度定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 陳旻哲,熊誠,劉守印.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2018(04)
[4]基于區(qū)域判定的超寬帶井下高精度定位[J]. 方文浩,陸陽,衛(wèi)星.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2018(07)
[5]基于超寬帶位置服務(wù)技術(shù)的患者生命體征監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 曹茂誠,王軍敬,楊云智.  微型電腦應(yīng)用. 2018(01)
[6]基于UWB超寬帶無線導(dǎo)航AGV機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]. 蘇淵博,李霞.  智能機(jī)器人. 2017(05)
[7]基于改進(jìn)雙向測距-到達(dá)時(shí)間差定位算法的超寬帶定位系統(tǒng)[J]. 卞佳興,朱榮,陳玄.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2017(09)
[8]井下人員定位系統(tǒng)基于線性調(diào)頻擴(kuò)頻UWB技術(shù)的分析信號傳輸?shù)竭_(dá)時(shí)間差(TDOA)的測距模式[J]. 王韶偉.  內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì). 2017(11)
[9]基于ARM的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)[J]. 張仕海,周穎.  物聯(lián)網(wǎng)技術(shù). 2017(05)
[10]農(nóng)資倉儲(chǔ)脈沖超寬帶室內(nèi)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)及誤差分析[J]. 孫小文,張小超,趙博,王麗麗,偉利國,賈全.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2017(S1)

博士論文
[1]小型化超寬帶天線及其陣列設(shè)計(jì)[D]. 嚴(yán)忠民.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[2]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能數(shù)據(jù)傳輸問題研究[D]. 張韜.南京大學(xué) 2012
[3]脈沖超寬帶通信系統(tǒng)同步與信道估計(jì)研究[D]. 任志遠(yuǎn).北京郵電大學(xué) 2011
[4]復(fù)雜礦井三維可視化生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 顧清華.西安建筑科技大學(xué) 2010
[5]超寬帶定位與RAKE接收關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 肖竹.西安電子科技大學(xué) 2009
[6]超寬帶（UWB）無線通信系統(tǒng)的同步及解調(diào)算法研究[D]. 喬永偉.北京郵電大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于UWB的室內(nèi)機(jī)器人定位系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]. 顧衍明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于超寬帶的室內(nèi)高密度移動(dòng)定位系統(tǒng)[D]. 張澤.華南理工大學(xué) 2018
[3]基于UWB的室內(nèi)移動(dòng)車輛定位系統(tǒng)研究[D]. 汪財(cái).合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[4]基于UWB的室內(nèi)定位系統(tǒng)研制[D]. 唐路.東南大學(xué) 2018
[5]基于UWB的煤礦井下高精度定位技術(shù)研究[D]. 方文浩.合肥工業(yè)大學(xué) 2018
[6]基于超寬帶的室內(nèi)服務(wù)機(jī)器人定位技術(shù)研究與應(yīng)用[D]. 李富民.山東大學(xué) 2017
[7]基于UWB通信的精確測距算法和井下機(jī)車定標(biāo)技術(shù)研究[D]. 田傲然.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[8]基于RFID定位的停車場智能移動(dòng)終端設(shè)計(jì)[D]. 陳婷.南京郵電大學(xué) 2016
[9]新型雙頻段超寬帶雙極化天線的研究與設(shè)計(jì)[D]. 向東紅.電子科技大學(xué) 2016
[10]基于TDOA算法的UWB室內(nèi)定位系統(tǒng)研究[D]. 洪惠鵬.海南大學(xué) 2016



本文編號：2934494