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1、基于UWB的危化品仓储堆垛货物定位技术的研究-->第一章绪论1.1研究背景及意义危险化学品作为重要的化工原料或产品,在我国经济和社会发展过程中发挥着无可取代的作用,与人民的生活息息相关。随着我国石油、化工、煤炭、日化等产业的迅速发展,危险化学品的数量也随着社会需求的増长与日俱增,以2014年上半年为例,据不完全统计,中国危险化学品总、产量达一万五千多吨。在危化品需求量如此之大的情况下,其安全管理问题应引起高度重视。危险化学品由于大多具有毒性、易燃易爆性、腐蚀性和放射性等危险性质,在生产、经营、运输、储存、使用和废弃等各
2、个环节中都有可能产生严重事故,多年的研究表明,化学品泄漏、火灾以及爆炸中有约14-32%是发生在储存环节。事故一旦发生,将不仅影响到事故发生地和危化品单位本身,还会严重影响到事故区域附近的居民生活和人身财产安全,甚至对周边的生态环境造成长久难以恢复的污染。因此,加强仓储环节的安全管理是围家安全生产工作的重点。根据调查,我国大部分仓库对危化品采用堆操码放方式进行胆存。为规范管理危化品码垛的堆放安全,《常用危险化学品贮存通则》对堆操的谁距、墙距、顶距、柱距和通道距等"五距"的量值提出了严格要求。然而,部分仓库经营者对"五距
3、"距离不重视,为了提高危化品库房的利用率,节约成本,无视国家有关危化品仓储的规定,私自将煤距减小,煤高增加,甚至将几种明令不宜共存的危化品，混合贮存或密集贮存;再者,对堆垛安全距离状态的保持的监管也有着严重漏洞,某些企业当面临上级安全监管部门前来监查时,就临时将危化品堆垛规范摆放,监管部门离去后又重归混乱。这给危化品堆垛的安全监管造成了极大的困难,也潜伏着巨大的安全隐患。研究危化品仓储堆垛货物"五距"腔测技术,是提升危化品仓储业安全管理自动化水平的重要课题,具有迫切的现实意义。……1.2室内定位技术研究现状AC(Med
4、iaAccessControl)地址来确定用户的位置。典型例子如谷歌地图。这种方法是基于RSS1原理测量用户和AP的距离,受环境中未知因素干扰,用户位置难以准确确定,定位误差约为10-20m;第二种方式是使用基于RSSI的指纹定位技术,这种技术需要建立指纹数据库,加重了系统负担,典型的有中国的Reindeer、加拿大的。和载波调制(CM:CarrierModulation)方式两大类。IR-UA)和多频带正交频分复用(MB-OFDMA:Multi-BandOFDM)超宽带两种,前者最早由美国XtremeSpectrum
5、公司提出,是将UA的缺陷,首先在于需要软频谱适应(SoftSpectralAdaptation,SSA),B-OFDM方案由edia联盟所发起,是将UB的频带,允许MB-OFDM使用128条并行信道传输被调制的编码数据,最新的编码传输速率可达480Mbps521,MB-OFDM方案的缺点在于系统复杂度较高,设计难度大,收发信机需要做128位的IFFT和FFT运算,并且需要能够快速跳频的振荡器,功率损耗也不容忽视。由此可见,基于时间测量的定位估计其测距精度和信号带宽正相关。由于UWB的超大带宽特性,因此即使在信噪比较低的
6、情况下也能具有较高的测距精度,具有其他窄带系统无可比拟的精度优势。UWB的高精度定位优势也使得其商业化优势凸显,在商场、仓库、室内办公等多种场所有所应用。常规无线信号受周围环境造成的多径效应干扰,接收信号波形易产生失真。IR-UWB采用占空比极低的窄脉冲,其信号能量在时域上很集中,通过时域滤波的方法可有效抑制噪声干扰。信号能量集中的特点也使得UWB信号对信道的多径衰落不敏感,具有优良的抗多径性能。而通过分集技术,能最大限度减轻信道衰落对UWB接收脉冲的影响。……2.2.基于UWB的堆垛"五距"监测技术目前我国对堆垛"五
7、距"的监管,缺乏有效的技术监控手段。本文提出一种基于UWB的堆垛"五距"监测技术方案,通过对危化品的堆巧货箱进行跟踪定位,获取货箱的实时运动轨迹和固定位置处的定位信息,将货物稳定时的定位信息结合堆操尺寸进行仓库环境三维重构。-->(1)在危化品仓库的监控区域中安装UCU将数据和定位起始信号转发给空间无线网络节点。数据库服务器通过网络节点开始接收危化品的属性数据和持续的定位信号。(3)危化品搬运装置载着货物行进时,由于UUSIC算法,PM算法,这些算法在视距环境中,能充分挖掘UWB的时间空间分辨率达到精确测距。然而,在信
8、噪比很低或多径效应严重的非视距环境中,上述算法在实现峰值捜索方面依然十分困难。文献提出了基于传播算子算法的TOA和TD0A联合估计,一定程度上提高了低信噪比环境下基于时间测距的定位精度,但所采用的更高的采样率也导致算法可行性较差。总之,UWB信号多径分量的传播无法避免,目前没有任何一种算法能完全排除多径效应对直射信号分量判断的影响
