基于TOF的井下人員定位前端系統(tǒng)研究.pdf

1、目前煤礦開采安全形勢(shì)很嚴(yán)峻,煤礦下容易發(fā)生瓦斯泄露、透水、坍塌和煤塵爆炸等事故。現(xiàn)階段的井上施救由于難以實(shí)時(shí)地掌握井下作業(yè)人員的分布,降低了搶險(xiǎn)救災(zāi)的效率。煤礦井下人員定位系統(tǒng)的研究對(duì)煤礦井下災(zāi)害的預(yù)警、制定搶救和逃生路線、搜索礦難人員具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　當(dāng)前的人員定位系統(tǒng)經(jīng)歷了微波信標(biāo)系統(tǒng)、射頻識(shí)別技術(shù)的人員探測(cè)系統(tǒng)和基于Zigbee的人員考勤系統(tǒng)的發(fā)展階段。其內(nèi)部的技術(shù)基礎(chǔ)是從超聲波定位技術(shù)、紅外定位、射頻識(shí)別技術(shù)發(fā)展到

2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。而現(xiàn)階段的國內(nèi)人員定位系統(tǒng)大部分還是在使用射頻識(shí)別技術(shù),功耗較大,部分定位系統(tǒng)用到Zigbee網(wǎng)絡(luò)下基于信號(hào)強(qiáng)度和到達(dá)角等測(cè)距方式進(jìn)行定位,誤差較大,功耗低,性價(jià)比不高。論文基于井下人員安全等多方面,選用了在Zigbee平臺(tái)下,進(jìn)行基于TOF(Time of Flight)的井下前端系統(tǒng)研究,系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)的定位跟蹤、身份識(shí)別等功能,可實(shí)現(xiàn)井下工作的高效性及安全管理。
　　論文研究了Zigbee pro網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及相關(guān)

3、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),分析了其低功耗、低速率、自組網(wǎng)的特點(diǎn),彌補(bǔ)了RFID、wifi等無線傳輸中的距離短、功耗大等缺陷;通過與其他定位系統(tǒng)的比較和改進(jìn),利用JN5148的開發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)了精確人員定位前端系統(tǒng);在硬件部分設(shè)計(jì)了包括井下人員定位系統(tǒng)的分站結(jié)構(gòu)、讀卡器部分、輔讀卡器部分和標(biāo)示卡,以及與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)腃AN總線部分;同時(shí)分析了進(jìn)行人員定位算法的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域,最終確定了基于 TOF的改良 bouding-box定位算法的方法計(jì)算井下人員