基于无线通信的井下人员定位系统研究

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1、分类号：TP391密级：公开UDC：单位代号：10424学位论文基于无线通信的井下人员定位系统研究张鲁华申请学位级别：硕士学位专业名称：控制理论与控制工程指导教师姓名：曹茂永职称：教授山东科技大学二零零六年五月论文题目：基于无线通信的井下人员定位系统研究作者姓名：张鲁华入学时间：2003年9月专业名称：控制理论与研究方向：现代控制理控制工程论及其应用指导教师：曹茂永职称：教授论文提交日期：2006年5月论文答辩日期：2006年6月授予学位日期：RESEARCHONTHELOCATIONSYSTEMOFMINERSBASEDONWIRELESSCOMMUNICATIONADisse

2、rtationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyZhangLuhuaSupervisor:ProfessorCaoMaoyongCollegeofInformationandElectricalEngineeringMay2006声明本人呈给山东科技大学的这篇硕士论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部都是本人在导师指导下的研究成果。该论文尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。研究

3、生签名：日期：AFIRMATIONIdeclarethatthedissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkexceptreferencesofacknowledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date

4、:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要本文介绍了基于无线通信的井下人员定位系统的设计与实现。该系统有三部分组成：无线收发模块、地面信息处理主机和CAN总线。每名井下人员携带一个无线编码器，通过发送无线信号把人员信息发送出去。沿巷道布置的井下监测站，接收无线信号来收集人员信息数据。井下各个监测站收集到的数据通过CAN总线传至地面主机，由主机完成对数据的分析、处理，从而完成对人员的定位和获取人员的相关信息。文中对定位的三种方法（TOA、AOA、ASS）在井下应用的可行性进行了论证，指出了他们各自的优缺点，得出将TOA方法用于井下定位可行的结论，并在此基础上利用基于统计观点的定位算法，用于

5、人员的定位。在定位算法的调试过程中，运用了chebyshev实时预测算法来预测人员的运动趋势，消除了由于数据的抖动带来的误差。无线编码器和井下监测站具有相同结构。无线收发模块主要由高性能嵌入式无线模块PTR8000组成，PTR8000内置完整的通信协议和循环冗余码校验，直接与单片微处理器的串口相连，可以快速准确的传输数据。此外，本文对无线信道的特性进行了研究，建立了无线通信的数学模型，探索了多点无线通信中的防碰撞问题。在对ALOHA算法分析的基础上，结合煤矿井下通信环境的特性，拟采用一种扩展的ALOHA算法——随机延迟算法，提高无线通信的成功率。采用了一种适用于本系统的点对多点的

6、无线数据通信协议。另外，对多种现场总线的特点和结构进行了比较，还详细介绍了CAN总线节点的设计。关键词：定位无线收发模块通信防碰撞ALOHACAN总线1山东科技大学硕士学位论文摘要ABSTRACTThispaperintroducesadesignandrealizationofasystem,whichcanlocateminersusingwirelesscommunication.Thesystemcontainsthreeparts:wirelesstransceivermodule,hostcomputerandCANBUS.Everyoneunderminehasat

7、ransmitter.Identitycodeissendoutbywirelesssignal.Monitorstationsinstalledalonglanewaygatherdataaboutminersfromreceivingwirelesssignals.ThedatafromeachmonitorstationaretransmittedtothehostcomputerongroundbyCANBUS.Thehostcomputeranalysesthedata