基于WSN與慣性導(dǎo)航的井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用.pdf

1、近年來,我國煤炭產(chǎn)業(yè)在能源領(lǐng)域所起作用越來越多重要,煤礦生產(chǎn)的安全問題也日益受到各方面的關(guān)注?；谖覈旱V分布特征和生產(chǎn)條件,煤炭開采中人工作業(yè)所占的比例大,因此無論從日常生產(chǎn)的管理效率出發(fā),還是從礦難發(fā)生時的救援出發(fā),煤炭企業(yè)需要了解作業(yè)人員在煤礦井下的準(zhǔn)確位置分布。目前大部分煤礦使用的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)并不能滿足企業(yè)的需要,因此設(shè)計具有準(zhǔn)確性與實時性的井下人員定位系統(tǒng)具有重要意義。
　　基于上述情況,本文對適用于井下的人員定位技

2、術(shù)進(jìn)行研究,設(shè)計符合要求的井下人員定位系統(tǒng)。煤礦井下屬于封閉環(huán)境,且地形復(fù)雜、環(huán)境干擾嚴(yán)重,在實現(xiàn)人員的定位的同時,也需要對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控。本文選用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行煤礦的安全監(jiān)控與人員定位,充分發(fā)揮其集無線通信、數(shù)據(jù)采集與信息處理等功能于一體,具有自組織性的特點。通過對不同條件下無線信號在室內(nèi)衰減程度的分析,利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的接收信號強度標(biāo)識進(jìn)行定位,并針對巷道的一維特性,對加權(quán)質(zhì)心定位算法進(jìn)行改進(jìn),在保證良好定位效果的同時減少

3、了節(jié)點布置密度,降低算法復(fù)雜度和系統(tǒng)成本。
　　利用無線信號進(jìn)行定位,無法避免環(huán)境因素的干擾,為了進(jìn)一步提高定位精度,引入屬于自主性定位的慣性導(dǎo)航技術(shù)作為定位輔助,保證定位系統(tǒng)能在井下惡劣的環(huán)境運行。本文主要設(shè)計具有實時性的姿態(tài)方位參考系統(tǒng),并基于人員行走的姿態(tài)特征,根據(jù)腳部姿態(tài)角變化,設(shè)計零速修正技術(shù),克服慣性導(dǎo)航中誤差積累的問題,使其適用于人員定位,從而提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位的效果。
　　最后,本文對井下人員定位系統(tǒng)提出