基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统

针对煤矿井下人员定位系统在实际应用中存在因设备算力与存储资源不足导致无法使用复杂测距与定位算法,定位数据即时传输与响应性能不足,在系统部署方面人力物力损耗较大等问题,提出了一种基于5G+UWB和惯导技术的井下人员定位系统。在末端部署能耗低、抗干扰性强的UWB定位基站,定位基站与5G基站以级联的方式连接,定位基站采集UWB与惯导数据,利用5G网络回传至计算平台,在计算平台上完成定位信息的解算和存储。将基于惯导的人员位置估计作为预测值,将基于UWB的三边定位算法获取的人员位置估计作为观测值,利用卡尔曼滤波器将预测值和观测值进行融合,降低定位误差。在煤矿主体实验基地搭建测试系统,模拟真实煤矿井下环境并进行对比实验。结果表明:(1)在x轴和y轴,融合惯导的卡尔曼滤波算法得出的位置信息和真实位置信息的重合度最高,说明融合惯导的卡尔曼滤波算法得出的位置信息最接近真实位置,平均误差为22.192 cm。(2)5G+UWB和惯导技术组合的井下人员定位系统的位置信息和真实位置信息的重合度最高,误差为[15 cm,20 cm],x轴最大平均误差为26 cm,y轴最大平均误差为24 cm,超过目前大多数井下人员定位系统精度。

基于Chan-PF的TDOA井下人员定位算法研究

煤矿井下的复杂情况,导致在NLOS环境下,人员定位精度大幅下降,甚至得到的数据无法使用。针对此问题,文章提出一种Chan-PF融合定位算法。首先,使用Chan算法对到达时间差(TDOA)得到的测量值进行处理,获得最优解;其次,采用粒子滤波对最优解再次进行处理,最终粒子重采样后的中心位置即为目标节点的精确位置。仿真结果表明,该算法能有效地抵抗煤矿井下NLOS环境中的干扰,提高定位精度,得到较为精确的定位坐标。

基于ZigBee网络环境的井下人员定位算法改进

针对煤矿井下环境的特殊性,改进优化了一种适合用于井下人员的定位算法,并通过仿真软件测试了算法的准确度。定位过程以获取固定在当前目标基站所在环境参数来判断适合使用何种定位算法,在不同情况下使用最优的定位算法提高定位精度,并通过ZigBee无线网络自组网功能将所得数据上传,在后台使用Matlab仿真软件得出定位误差。仿真结果显示,在获取任意固定目标基站位置信息时都能比较精确的计算出移动节点的位置坐标,并且仿真的平均误差控制在0.41~0.85 m,相比于传统及现有的井下人员定位算法,精度有较大的提高。

基于LQI滤波与联合参数估计的井下人员定位算法

现有的基于RFID技术的井下人员定位系统存在定位准确度低、抗干扰性差等问题。为提高井下人员定位算法的准确性和环境适应性,提出了一种在ZigBee通信协议框架下,基于LQI滤波与RSSI联合参数估计的定位算法。首先使用LQI指标对通过ZigBee芯片读取的原始RSSI数据进行滤波,其次对RSSI的信道参数和环境噪声参数进行联合估计,并依据环境噪声参数对距离估计进行补偿,最后利用最小二乘法完成定位计算。算法挖掘了现有硬件设备的潜力,更多考虑了环境对定位的影响,有效的提高了定位的准确度。最后通过ZigBee硬件平台验证了算法的有效性,与原有RSSI定位算法相比,改进算法将定位均方误差降低了约10%。

基于聚类和K近邻算法的井下人员定位算法

针对现有基于指纹模的井下定位算法存在的计算量大、实时性低、定位精度较低的问题,提出了基于聚类和K近邻算法的井下人员定位算法。用二分k-means聚类算法对采集的RSSI数据进行分类,建立离线指纹数据库;无线移动终端和动态修正器实时采集RSSI值,分别存储到在线定位数据库和动态修正数据库;根据待测点和动态修正器的离线数据和实时数据,采用软硬件动态修正加权K近邻算法计算权重值,结合离线指纹数据库中待测点的物理位置信息估算其实时位置。实验分析结果表明,所提定位算法的最小标准误差为0.46m,最大标准误差为3.26m,平均误差为1.62m。对比分析结果表明,与未进行聚类分析的算法相比,本文算法的精度更高,实时性更好;与未动态修正权重值的算法相比,本文算法的运算时间略有增加,但定位精度提高了37.21%。

基于TOA技术的煤矿井下人员定位精度评价方法

针对现有行业标准对基于信号到达时间TOA(Time of Arrival)技术测距的煤矿井下人员定位精度评价未作相关规定的现状,提出基于TOA技术的煤矿井下人员定位精度评价方法,利用定位系统时间分辨率评价条件、处理器频率评价条件、定位误差评价条件对静态定位精度进行评价;利用定位巡检周期限定条件、最大位移速度限定条件对动态定位精度进行评价;综合静态和动态定位精度评价结果评价基于TOA的煤矿井下人员定位精度,并可对基于TOA技术的煤矿井下人员定位系统设计进行指导,同时给出了应用该方法进行基于TOA技术煤矿井下人员定位精度评价及煤矿井下人员定位关键设备指标设计指导实例。

非接触式智能IC卡在井下人员定位系统中的应用

矿井事故时有发生,加强安全生产和监督已成为当务之急,把非接触式智能IC卡应用于煤矿井下定位,对人员和设备实时监控,发生危险时自动报警,将提高搜救和救援效率。首先给出了设计方案和设备选型,然后设计了系统功能,包括数据自动采集、实时定位跟踪、综合信息管理等。

基于TD-SCDMA专网的井下人员定位方案设计

基于煤矿井下特殊环境对无线通信的要求,进行了井下人员定位技术的需求分析,并以TD-SCDMA专网为支撑,提出了基于到达角AOA和时间提前量TA技术的新型人员定位方案。TD-SCDMA系统采用智能天线技术使基站Node B能够方便获得矿井人员携带终端UE的到达角,同时Node B可以根据UE提交的测量报告中的TA值计算出Node B到UE的距离,从而实现对井下人员的精确定位。通过分析比较模拟巷道中采集的测试数据,表明利用该方案可有效提高井下人员定位精度。

井下人员定位系统无线通信设计

近年来煤矿瓦斯爆炸频繁发生,为了实现安全、合理的煤矿管理,保证矿工的人身安全,建立井下人员定位系统,显得十分必要。考虑到当前不完备的井下通信系统,以及系统现场实施的复杂性,设计了一种基于nRF9E5的无线传输通信系统,并将其应用于井下人员的定位。

WIA-PA网络技术在井下人员定位系统中的应用

从WIA-PA在通信中的优势出发,采用MSP430F1611和CC2520作为网络节点设计的核心器件,可以为井下人员定位系统提供较高质量的硬件功能;采用了天线放大器CC2591,可以将通信覆盖距离扩大到200 m,此系统解决了井下人员定位网络功能单一、组网能力差和不能同时对多个移动目标实行定位的问题。为发生事故后进行有效救援提供了依据。肯定了WIA-PA值得研究的价值。

基于无线传感网络的井下人员定位系统设计

伴随不断提高的煤矿安全生产要求,应用有效可靠的煤矿井下定位系统,对于提高煤矿安全生产有非常大的应用价值及现实意义。文章根据现代化管理和煤矿安全生产要求,把ZigBee无线技术运用至煤矿安全监测中,通过无线通信技术,开发了一套基于无线传感器网络的井下人员定位系统,增强了煤矿现代化管理水平和安全生产的监控。

物联网技术在井下人员定位中的应用

为研究物联网技术在煤矿井下人员定位中的应用,首先根据物联网的3层结构设计出一种煤矿物联网结构.这种煤矿物联网结构是通过感知层接入的各种无线传感器网络,用来采集煤矿井下的各种环境参数,利用无线传感网上传到调度层,经过调度层的分析处理传到应用层,形成一个统一的调度管理系统.针对传统的测距定位算法中存在的定位误差相对较大这一现象,本文提出了一种时间与距离关系的定位算法,该算法的主要优点是不需测得信号强度值,故避免了信号在传输过程中衰减而造成的误差.最后通过与uw1000模块的结合实验验证了该算法.较传统的测距定位算法减小了误差,提高了精度.但用到的uw1000相比于其他测距的硬件价格要高一点,但是对定位效果有很大的提升,且应用价值比较好.

煤矿井下人员定位系统安装、使用、维护与管理浅析

以某矿业集团公司的人员定位系统建设为例,给出了该系统拓扑结构,详细介绍了井口检卡系统的安装、调试注意事项,井下分站、读卡器的安装位置要求,确保系统可靠运行及监测人员信息准确性的关键点。该文对如何将煤矿井下人员定位系统建设好、使用好、维护好和管理好有着一定的借鉴作用。

基于无线传感器网络的井下人员定位系统研究

传统的RFID技术不能满足井下人员的全方位定位的要求。将无线传感器网络应用于井下人员定位系统,以改善煤矿企业的安全管理以及井下人员的的急救措施,实现人员的分布定位。文章根据无线传感器的工作原理以及特点,提出了井下人员定位系统的设计方案。

基于ZigBee的井下人员定位系统研究

为了准确掌握煤矿井下人员的数量和位置、遇险后撤退路线、井下的环境监测等情况,研究设计了井下人员定位系统。系统采用Zig Bee技术,实现冗余无线自组网络传输数据。系统由井下检测站、身份识别卡、集中器和管理主机组成,实现对井下人员位置等信息采集,并通过集中器传输给上位机,为预防事故、排查隐患、抢险救援等提供方便。

基于ZigBee的煤矿井下人员定位系统

本文基于ZigBee无线网络通信技术的研究,设计了一种煤矿井下人员定位系统。采用微功率无线收发器(基站)可以实时对井下佩戴微功率定位信号发射机(电子身份卡)的工作人员进行定位、身份识别、运动轨迹查询。一方面实现了井下人员的考勤,另一方面为查询矿井中的人员分布情况提供了依据,适用于各类环境下煤矿的安全管理。

基于ZigBee技术的煤矿井下人员定位系统设计

基于ZigBee技术,设计了煤矿井下人员定位系统.采用定位分站和读卡器可以实时对井下佩戴标识卡的人员进行定位、身份识别.由定位分站采集到的ID信息通过无线网络传送到地面,一方面实现了井下人员的考勤统计,另一方面为查询矿井中的人员分布情况提供了依据,实现高效救援,适用于各类环境下煤矿的安全管理.

井下人员定位系统监控软件的设计与实现

针对井下人员定位系统的需要,开发了人员定位的地面监控系统,数据库采用SQL Server 2003作为开发后台,系统客户端使用Visual C++6.0开发平台,基于Windows XP操作系统,能够实时显示井下人员的定位信息,以及对井下人员的考勤,历史轨迹查询等功能。

基于RFID技术的井下人员定位系统防碰撞算法研究

为了防止井下人员定位系统中多个射频标签同时向阅读器发送识别信息时产生的碰撞问题,提出基于后退式索引的动态防碰撞算法。该算法相对于动态二进制搜速算法在时间复杂度和空间复杂度上有明显优势,使碰撞概率大大降低,可有效解决防碰撞问题。

基于运动学约束模型辅助的井下人员定位系统研究

针对井下人员定位中MEMS微惯性导航系统定位误差较大,而卫星信号无法使用的问题,研究了一种基于运动学约束模型辅助的井下人员定位系统。构建了井下人员运动学约束模型,根据人体步行的特点,采用载体系下的速度输出作为量测信息,通过卡尔曼滤波融合方法估计出导航以及传感器误差,并进行反馈校正,提高井下人员定位系统的精度。实验结果表明:定位误差约为总行进距离的3%,证明了所提出的方法可有效提高井下人员定位精度,在无外界辅助信息可用的井下环境中,实现较长时间的自主实时定位。