基于超宽带非对称双边双程测距的矿山井下定位跟踪算法研究

在地下矿山建立稳定、有效、高精度的人员定位系统和算法,对矿井事故灾害的灾时指导逃生和灾后救援等方面起着至关重要的作用。基于超宽带定位测距系统,进行了室内非对称双边双程测距试验,利用粒子群算法、Taylor级数迭代等智能算法完成对目标的定位,以期获得更精确的定位解析,相较于传统的Wi-Fi通信系统及射频识别人员定位管理方法,能够在保证实时性的同时,有效、准确地提供遇险人员的位置及周边地形状况,达到了厘米级定位精度,实现了井下精确定位,为井下救援工作提供技术支持。

基于超带宽测距算法的舞台灯光控制系统与自动追踪模型研究

灯光控制是舞台装置的重要组成部分。目前的舞台灯光主要依靠人力进行控制,效率以及经济性低下。因此,提出了一种基于超带宽测距算法的舞台灯光定位模型,采用基于超带宽的对称双边测距算法,并结合三边定位算法以及卡尔曼滤波进行改进,实现了一种高精度、低成本的舞台灯光自动定位追踪系统。实验结果表明,研究算法精确率为0.967;其平均误差仅为0.85 cm,其准确率相较于到达时间差定位算法与接收信号强度指示定位算法分别领先了0.179和0.372;在定位测试中,研究算法实现了对目标点位的精确定位。通过该算法的运用,能够在舞台中更加智能的控制灯光,能够为舞台灯光控制提供更加智能化以及自动化的解决方案,推动了舞台灯光控制的创新性。

啁啾扩频超宽带技术的测距定位研究

系统基于啁啾扩频超宽带技术,采用对称性双边与双路测距定位技术,降低噪声、干扰和多径效应,提高测距定位精度,对其测距定位算法进行优化。解决工作面现场的水平和垂直方向起伏弯曲而带来的超视距问题,能够具有方向识别能力。抗干扰性强,覆盖距离大。

基于线性调频的矿井精确定位算法

分析了基于到达时间测距方法的性能,结合煤矿井下的实际情况,采用线性调频技术构建了符合IEEE802.15.4a标准的无线通信网络,通过对称双边双方式测距方法实现了矿井的精确测距及定位系统,并在巷道内进行了测距试验。结果表明,基于线性调频技术及对称双边双方式测距的定位系统具有较好的抗电磁干扰及抗多径效应性能,网络覆盖范围大,在平直巷道内的测距可达100 m,测距精度在1.5 m以内,较好地满足了井下工作面及巷道内人员及设备精确定位的需求。

线性调频脉冲信号超视测距研究

基于线性脉宽调制信号技术,采用CSMA/CA和TDMA相结合的协议,根据噪声、干扰和多径等动态调整传输速率和帧长,以确保最优化的吞吐量和准确可靠的定位信息,并具有强抗干扰性,大覆盖距离。在基站和终端设计并采用了双边双路对称测距算法,以提高测距精度。设计了实验系统,结果表明一维测距精度可以稳定在1米,应用于矿井下的巷道内传输距离可以达到60米,具备一定的超视距能力。

基于无线传感器网络的高危生产区人员定位系统

为解决高危生产区事故状态下搜救困难问题,设计并建立一套能够实时反映现场工作人员位置信息的人员定位系统。系统由硬件平台和自行开发的LocClient软件平台组成,硬件平台利用线性调频扩频技术进行通信并实现测距,软件平台能够对测得的数据进行处理,并以坐标和图形化两种方式实时显示现场工作人员的位置信息。在系统平台上设计并完成了基于对称双路双边测距方法(SDS-TWR)和极大似然估计算法的定位与跟踪实验,实验结果表明了该系统用于高危生产区人员定位与跟踪的可行性。

基于nanoLOC的嵌入式定位系统

研究了基于nanoLOC收发器的目标定位系统.嵌入式定位系统由三星S3C6410A微处理器,无线通信模块nanoPAN 5375以及液晶显示器等组成,以Linux2.6.38为内核的Linux操作系统为嵌入式软件平台.采用了双边双路对称测距算法(SDS-TWR),具有较高的定位精度.经过大量实验证明,该系统定位精度可以实现在1米以内,能满足室内外及对定位精度要求较高和恶劣环境下的定位,可用于手持式移动定位设备,具有很广的应用和推广价值.

基于CSS技术SDS-TWR的舰船舱内报警人员定位系统研究

目的:研究一种报警人员定位系统,用于战时与突发事件中定位指示舰船舱内伤员与受困人员。方法:该系统使用低负荷穿戴式生命体征监测报警装置进行伤员与受困人员报警;采用适应舰船环境的舱内无线测距定位技术——线性调频扩频定位(chirp spread spectrum,CSS)对称双边双路测距(symmetric double-sided two way ranging,SDS-TWR)、有线路由与多协议、多通道有线网络冗余传输的方式,将报警人员位置信息传输上报,呈现于相关部门的指挥控制网络终端图形化界面。结果:应用该系统,舰船指挥、损害管控与救护等应急救援部门可获得报警伤员与受困人员所处舱室及位置等具体信息,了解伤员与受困人员的生命体征,以便及时采取针对性措施。结论:在舰船突发事件中使用该系统,可为应急救援与伤员救护争取宝贵时间,提高救援与救护效率,减少伤亡。

基于nanoPAN5375的煤矿井下一维目标跟踪定位系统

针对煤矿井下一维环境中人员及设备的定位问题,对一维定位理论及应用进行了研究,提出了一维分段定位法,设计了基于无线射频模块的定位系统。定位系统以ATmega1284P微处理器为主控芯片,以nano PAN5375射频模块为核心,采用对称双边双路测距算法(SDS-TWR)实现测距,利用一维分段定位法和卡尔曼滤波算法计算得到最后的定位信息。试验结果表明:系统能够完成实时测距和定位,定位误差可达1 m以内。