基于TOA技术的煤矿井下精确人员定位系统研究

针对基于RFID技术的人员定位系统定位精度偏低的状况,介绍了一种基于TOA技术的精确人员定位系统.该系统采用TOA技术实现对煤矿井下人员的精确定位,定位精度误差不超过5 m,定位距离大于150m,并能实时跟踪井下人员的移动轨迹.     

基于TOA技术和Kalman滤波相结合的井下人员定位系统设计

结合煤矿巷道特点,设计了基于TOA测距的井下人员定位算法,建立Kalman滤波模型消除随机误差;定位节点采用nano PAN5375无线射频模块作为核心器件,设计了人员定位系统中的测距系统,详细介绍了标识卡和读卡器的软件、硬件设计,并在煤矿巷道进行了性能测试。实验结果表明,该系统定位精度3 m,可实现井下人员实时跟踪定位。     

矿用井下人员定位系统设计与实现

文章针对煤矿井下人员定位系统存在的定位精度低、定位标签有限、系统实时性差的问题,设计基于UWB技术、GIS技术以及定位算法相结合的矿用井下人员定位系统.实际应用情况表明,该人员定位系统定位精度高、实时性好且可进行双向通信,有效保障了井下人员的安全.     

基于RFID技术的井下设备无线定位及管理系统

为解决煤矿井下设备信息管理存在的问题,利用RFID技术和CAN总线网络设计定位系统模型总体结构,通过分析RFID定位系统工作原理,结合煤矿井下环境特点,提出将Landmarc定位系统与TOA(信号到达时间)定位系统相结合的一种数据处理定位算法。基于Delphi7可视化软件和Microsoft SQL Server关系型数据库,进行地面监控管理中心上位机程序设计,进而完成井下设备无线定位及管理系统的开发。     

煤矿精确人员定位系统定位方法研究

该文介绍了精确人员定位系统常采用的两种定位方法——基于RSSI的定位方法和基于TOA的定位方法,分析了两种定位方法应用于煤矿所面临的关键性技术问题。结论指出TOA定位技拥有更好的发展前景,为煤矿选择和设计精确人员定位系统提供了参考。     

井下无线传感器网络的定位研究

针对煤矿井下人员与设备的安全定位问题,利用基于超宽带的技术特性,通过TOA方法实现了煤矿安全监测的无线传感器网络节点定位,提出了提高定位精度的改进方法,并分析了对定位精度的影响。仿真结果表明,提出的算法可以有效提高节点的定位精度及定位性能。     

矿用井下人员定位系统设计与实现

针对煤矿井下人员定位系统存在的定位精度低、定位区域化的问题，设计了基于UWB与INS技术相结合的矿用井下人员定位系统。以UWB定位分站为核心，周期性采集分站覆盖范围内的人员、车辆、传感器等标识卡信息；利用INS技术对在分站覆盖范围外的载体进行行进轨迹、位置坐标修正并保存至Flash,待进入覆盖区域后将保存的信息上传，实现载体的精准、实时定位。实际应用情况表明，该方案的定位精度可达0.2 m,定位精度相对较高。     

煤矿井下人员定位系统关键技术探讨

煤矿井下人员定位技术一直发展缓慢,现有的井下人员定位系统也存在着定位精度差和通信可靠性低等问题,针对井下人员定位技术的特点,研究设计了井下人员定位管理系统,采用无线射频技术和现场总线网络组态的方法,提出了系统的整体设计方案,并在此基础上重点从系统现场总线的网络组态和数据接口设计2个角度切入,进行了深入的探讨研究,实现了对系统定位数据的可靠传输,对于进一步提高煤矿井下人员定位技术及其管理系统的可靠性和实效性具有一定指导和借鉴意义。     

改进RSSI的煤矿井下定位技术研究与实现"

针对煤矿井下无线信道的信号传播模型,提出将接收信号强度复合滤波器、一元线性回归测距模型和多边定位方法相结合的改进接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)值的井下定位技术,通过利用基于无线传感器网络操作系统TinyOS的节点进行离线建模、在线测算,实现煤矿井下人员及设备的实时定位。井下巷道试验表明,该技术提高了定位精度,增强了定位系统的鲁棒性,适用于煤矿井下定位。     

改进RSSI的煤矿井下定位技术研究与实现

针对煤矿井下无线信道的信号传播模型,提出将接收信号强度复合滤波器、一元线性回归测距模型和多边定位方法相结合的改进接收信号强度指示( Received Signal Strength Indicator,RSSI)值的井下定位技术,通过利用基于无线传感器网络操作系统TinyOS的节点进行离线建模、在线测算,实现煤矿井下人员及设备的实时定位。井下巷道试验表明,该技术提高了定位精度,增强了定位系统的鲁棒性,适用于煤矿井下定位。     

基于惯性导航的煤矿井下定位系统研究与设计

煤矿井下属于高危作业环境,而且井下空间封闭。在实际生产过程中存在对井下人员进行定位监控的需求,一方面可以对井下人员作业情况进行监控,另一方面在事故发生时能够快速定位被困人员位置、提高救援效率、减小伤亡率。目前,煤矿井下定位方式主要是基于无线网络基站的定位,这种方式对井下无线网络布局要求较高,布设难度大、成本高。设计一种基于惯性导航的井下人员定位系统,从而提高定位精度、降低定位成本。     

基于可见光与成像通信技术的煤矿人员精确定位方法

针对发光二极管(LED)技术和成像通信分析技术的成熟发展,结合井下人员定位系统定位精度的需求,提出了一种基于可见光通信与摄像仪图像采集分析技术的煤矿井下人员定位方法。该方法利用井下防爆摄像仪采集LED矿灯的可见光信号图像,识别与矿灯绑定的矿井人员编码信息;利用可见光图像识别算法,确定矿井人员的位置信息,定位矿井人员。试验验证表明:系统定位误差不大于0.4 m,响应时间不大于0.368 s,该定位方法能够有效提高位置定位精度和实时性。     

煤矿井下人员精确定位方法

分析总结了煤矿井下人员定位特点:覆盖范围远大于地面室内;定位信号应能非视距传输;电磁波衰减严重;无线传输衰减受巷道分支、弯曲、倾斜、断面面积和形状、围岩介质、巷道表面粗糙度、支护、纵向导体、横向导体、设备等影响大;必须电气防爆;环境恶劣,粉尘大、潮湿、淋水等。提出无线电传输适用于煤矿井下人员定位;超声波、激光、红外传输不适用于煤矿井下人员定位。提出RSSI基于信号强度测距定位方法、AOA基于角度测量的定位方法和不同类信号源TDOA基于时间差的测距定位方法不适用于煤矿井下人员精确定位;TOA基于传输时间的测距定位方法和TDOA基于时间差的测距定位方法适用于煤矿井下人员精确定位,TDOA基于时间差的测距定位方法较TOA基于传输时间的测距定位方法系统成本低。     

基于物联网的井下人员实时定位系统研究与实现

以Zigbee技术为基础,利用物联网技术设计并实现了井下人员实时定位系统。该系统克服了现有的基于RFID技术的人员定位系统的不足,一方面可实现井下人员考勤,另一方面实现了井下人员实时定位。实验结果表明,该系统成本低,稳定性强,经济可靠,定位精度达到3 m以内,为避免和减少煤矿事故率,提高应急救援和紧急避难效率提供了依据。     

无线传感网络煤矿井下人员定位系统设计

为提高煤矿企业安全生产能力,设计基于Zigbee技术架构的无线传感网络矿井人员定位系统。采用RSSI测距和质心算法混合定位机制,实现井下人员精确定位;开发基于PC的上位机定位分析系统,可以显示定位目标的坐标位置、与各个定位目标进行数据通讯,同时支持对井下各通讯节点组网方式的动态调整。将无线传感网络技术运用于煤矿企业的井下人员的定位,可大大提高了煤矿企业安全生产水平。     

多定位技术协议融合定位系统设计

针对煤矿井下定位多依赖于RFID定位技术,精确定位升级成本高等问题,提出设计多定位技术协议融合定位系统。该系统在兼容区域定位的同时,可以实现Zigbee技术、UWB技术定位设备的接入,在缩减精确定位升级成本的同时,实现煤矿人员定位技术升级,推进RFID区域定位与ZigBee、UWB精确定位技术融合发展,进一步提高井下定位系统的定位精度,构建高可靠、全覆盖的信息快速交互网络;提出一种多接口通讯方法,对各种模式和接口的设备进行协议解析、融合,可实现3种定位方式进行数据交互的定位系统,满足井下不同区域、差异化应用场景的应用需求。     

基于SVM分类的煤矿井下人员指纹定位算法

为了减少煤矿井下环境对人员定位系统的影响,提出一种基于SVM分类的煤矿井下人员指纹定位算法,该算法由指纹数据库、井下巷道指纹数据采集和井下位置匹配等环节组成。该算法利用SVM分类方法建立指纹数据库,采用奇异值去除方法消除指纹动态影响,通过实时采样信号与指纹数据库进行映射的方法找出最佳匹配位置。通过随机采集50个指纹样点数据作为位置信息,进行多终端用户位置信息测量,并取5个终端用户的测量数据进行分析。定位试验表明,该算法定位误差小于1.5 m,相比传统的基于RSSI定位算法有更高的定位精度。     

煤矿井下目标定位的研究现状与展望

本文总结了近年来提出的iBeacon井下定位技术、卡尔曼滤波UWB井下动态定位技术、WMSNs视频矿灯定位技术、TWR和SDS-TWR定位方法、异步测时煤矿井下人员定位技术、多传感器信息融合煤矿井下人员定位方法、GRPM煤矿井下人员定位技术、基于改进UWB算法的井下定位以及捷联惯性导航定位技术等井下目标定位技术与方法,并从受巷道及其支护和巷道中导体及障碍物影响大小、是否需要基站/移动终端和参考站之间时钟同步、是否需要参考站之间时钟同步、受基站/移动终端和参考站时钟频率偏移影响大小、基站/移动终端成本、参考站成本和定位精度等方面综合评定各种定位技术的优势和局限性。研发新型组合型井下精密定位系统,使得传输信号不受井下巷道环境影响、无需时钟同步、定位设备复杂度小、基站和参考站建设成本低、定位精度高、定位导航可视化,是实现井下实时位置服务、为井下目标管理提供精准控制以及煤矿智能化开采走向成熟阶段的重要环节。     

基于TOA的无线定位技术及应用

简单介绍了井下人员定位系统,从理论上分析研究了基于TOA的定位方案,提出了利用传输延时测量距离原理及关于时间测量的误差模型,详述了基于TOA的定位原理及采用的误差消除技术,讨论了TOA定位技术及LSE定位算法的应用,分析了测距误差对定位误差的影响。仿真结果显示测距误差增大定位误差随着增大,通过增加参考结点的数量改善定位误差。     

基于WiFi和计时误差抑制的TOA煤矿井下目标定位方法

针对现有煤矿井下目标定位方法精度不能满足应急救援、井下人员作业管理以及煤矿物联网建设对精确定位的需要,提出基于TOA（Time of Arrival）的煤矿井下目标精确定位方法。针对TOA方法用于目标定位受设备计时误差影响较大,井下巷道呈一维条状分布,无法采用地面常用的二维、三维抑制误差算法,提出基于计时误差抑制的TOA煤矿井下目标定位方法,建立双路WiFi（Wireless Fidelity）信道+单路光纤信道的一维定位方法和信号收发计时方式,在此基础上提出计时误差抑制算法。测试结果证明计时误差抑制算法在采用此定位方法基础上,有效地抑制了设备计时误差造成的测距误差,实测误差不影响定位精度,验证了此方法的定位性能。