基于mesh网络井下导航系统的设计与实现

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1、劣臻交万方数据硕士学位论文基于Mesh网络井下导航系统的设计与实现ThedesignandimplementationofNavigationSystembasedonWirelessMeshNetworkinMines作者：王海丹导师：邵小杉I北京交通大学2014年3月万方数据学位论文版权使用授权书1灿Y叭2m7哪3呲眦4㈣95吼2唧本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学

2、校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：王壮导师签名：锄13、彬签字日期：Ⅻ“年乡月如Et签字日期：％‘P年；月沈日万方数据中图分类号：TD672：TN929．4UDC：621．39学校代码：10004密级：公开北京交通大学北尿父逋大字硕士学位论文基于Mesh网络井下导航系统的设计与实现ThedesignandimplementationofNavigationSystembasedonWirelessMeshNetworkinMines作者姓名：王海丹导师姓名：召日小

3、刺8学号：11120012职称：副教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：电路与系统研究方向：无线宽带通信与个人通信北京交通大学2014年3月万方数据致谢本论文的工作是在我的导师邵小桃教授的悉心指导下完成的，邵小桃教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢近三年来邵小桃老师对我的关心和指导。杨维教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向杨维老师表示衷心的谢意。冯锡生教授对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。’在实验室工作及撰写论

4、文期间，陈铭夏、赵浩江、张康康、张江贵、张岩等同学对我论文中的Mesh网络研究和定位技术工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢父亲王征楚和母亲黄凤兰，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。万方数据中文摘要我国煤矿的安全技术与其他发达国家比起来，综合水平较低，矿井下的安全生产受到严重威胁。井下作业人员的生命安全，时时受到火灾、水灾、瓦斯爆炸、有害气体泄露等事故的威胁。另外，由于井下地理环境特殊，巷道错综复杂，使得矿井下通信以及发生煤矿事故后救援行动难以实现。因此，建立一套有效、可靠的井下应急通信系统是切实

5、必要的。本文首先考虑煤矿井下的特殊环境，然后在煤矿井下无线Mesh通信网络的设计基础之上，提出了煤矿井下定位导航系统的设计方案，然后根据所设计的逻辑结构，结合SuperMapiMobile组件，在Xcode开发平台上完成了导航系统的开发、调试。实现了在iPhone平台上的导航系统功能，为煤矿井下的导航系统提供了可供参考的解决方案。位置信息在人们日常生活中的作用与日俱增，基于位置信息的服务需求越来越大。目前，室外最常用的定位技术是GPS技术，但室内常常由于障碍物的阻挡，GPS并不适用于室内环境，本文在分析比较几种常见室内定位技术之后，

6、选取了基于接收信号强度(ReceivedSignalStrengthIndication，简称RSSI)的定位技术作为煤矿井下的定位方案。但传统的RSSI定位精度并不理想，所以本文结合了传统RSSI技术与iPhone智能手机上的惯性传感器进行定位。iPhone集成了各种惯性传感器，其搭载的操作系统iOS功能强大，这些优秀的特性使iPhone适合开发基于惯性的室内导航系统。本文在结合RSSI与惯性传感器定位的基础上，提出了以该算法得出结果作为无监督聚类训练样本的定位解决方案。通过引入惯性推算以及自动学习的位置指纹定位技术来精确定位结果

7、，并给出了RSSI定位原理以及适合于井下的传播模型、给出了iPhone测试加速度等数据的方法。在此定位基础之上，本文设计了井下导航系统，给出了系统的总体框架以及各逻辑功能模块，并分析了系统的数据结构组织。在对导航系统设计的基础之上，详细介绍了系统的开发环境以及运行平台，同时还介绍了作为导航系统重要组成部分的电子地图的制作流程。然后介绍了各功能模块的开发细节，并在iPhone手机上进行导航功能的演示。关键词：煤矿井下；无线Mesh网络；定位技术；导航；SuperMapiMobile：分类号：TD672；TN929．4IIi万方数据j匕

8、立交通态堂亟±堂僮i金塞△旦曼I＆△￡IABSTRACTChina’Scomprehensivelevelofthesafetytechnologyofmineundergroundisprettylowcomparedwi廿1oth