基于rss技术的煤矿井下人员定位系统设计

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1、基于RSS技术的煤矿井下人员定位系统设计摘要：为了减少煤矿事故的发生，加强煤矿安全的管理，该文基于RSS的定位技术，设计了煤矿井下人员定位系统，可对煤矿入井人员进行实时跟踪监测和定位，可为工作人员提供矿井巷道网络、人员位置、危险区域及相应提示的动态信息。并从工程和原理两个方面进行论证此设计。实验结果表明设计的盲节发射器可以满足井下定位要求，并且该系统在定位精度、定位失效率和系统抗干扰能力方面有明显优势。关键词：射频地图井下定位接入点动态校正中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1672-3791(2016)03(c)-0012-04Abstract：In

2、ordertoreducecoalmineaccidentsandstrengthenthemanagementofcoalminesafety,BasedonRSSpositioningtechnology,thisarticledesignedthecoalminepersonnelpositioningsystem,whichcanreal-timetrack,monitorandlocatecoalminepersonnersandprovidemineroadwaynetwork，thedangerzoneandthecorrespondingdyn

3、amicinformationforstaff.ltfromtwoaspectsofengineeringandtheprincipletodemonstratethisdesign.Experimentalresultsshowthatthedesignofthetransmittercanmeettherequirementsofdownholepositioningblindsection，andthissystemhasobviousadvantagesinthepositioningaccuracy，thefailurerateandtheanti-

4、interferenceabilityofsystem.KeyWords:Radiomap；Undergroundlocalization；Accesspoint；Dynamiccorrection近年来我国矿难频发，而且存在的技术问题使得灾后搜救普遍存在以下困难：地面救援人员不能及时与井下被困人员进行通信；无法实时掌握井下人员的位置信息［1］;难以使用大型救援机械进行作业。这对国家造成的经济损失［2］和对遇难者家庭造成的精神损失不可估量。因此，井下安全、可靠、实用的定位系统设计已成为矿难救护亟待解决的问题之一。该课题旨在研宄克服现有技术的不足，设计一种自适应

5、的动态WiFi定位方法。该方法能够提供定位估算，并提供准确的整体性检测参数作为定位估算的参考。1基于RSS的定位原理基于测距的RSS［3］定位技术有两种实现方法来计算RSS值与距离之间的关系：径损法和功率指纹法［4］。但考虑到径损法在收发双方的直接LOS要求在井下环境无法满足和在井下由于多径效应及信号衰落等因素的存在，使得其无法适用井下人员定位。功率指纹法由两阶段组成：离线位置射频测量的训练阶段和在线实时估算阶段。训练阶段需要建立一个指示信号强度的RadioMap数据库。在线实时估算阶段将盲点上测得的RSS值与RadioMap数据库中的数据进行模式匹配。为了尽

6、量减少过多的AP会对RadioMap造成操作冗余［5］，我们利用基于快速正交搜索的快捷特征减少法来同时拟合多个观测值，从而实现AP的快速智能选择。2定位网络部署与盲节点的设计功率指纹法能够提供井下定位1〜2m的定位精度，在完成离线位置射频调查的训练阶段和在线实时估算阶段的情况下，该方法还需要一个能够正确复制那些复杂的室内信号功率特征的RadioMap。该文将设计一个基于WLAN网络的井下定位方法。该方法能够提供定位估算，并提供准确的整体性监测参数作为定位估算的参考。解决的问题包括以下几方面。(1)C/S型井下定位网络部署方案。(2)盲节点设计。(3)基于贝叶斯

7、回归算法的AP的RSS分析。(4)基于该分析的在线动态校正RadioMap的方法。井下定位系统的总体构成包括相关算法模块、数据库和定位对象。算法模块涉及的算法包括贝叶斯回归算法、模式分类算法、定位算法;数据库主要有RadioMap数据库和在线RSS观测数据库［6］。定位过程执行的操作主要有功率指纹计算、模式分类、定位、当前功率模式计算、噪声过滤、AP的RSS预测、RadioMap在线动态检验/校正。图1为C/S型定位网络部署图。定位客户端(盲节点)和定位服务器分别发出定位请求和定位响应，后者由中心计算机承担定位计算任务［7］。IEEE802.3局域网介于定位服

8、务器和WiFi网络之间，充当通信媒介的