巷道内人员高精度定位技术研究硕士论

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1、电子科技大学UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA硕士学位论文MASTERTHESIS论文题目巷道内人员高精度定位技术研究学科专业信号与信息处理201121020409柯彬学号作者姓名指导教师陈祝明教授 分类号密级注1UDC学位论文巷道内人员高精度定位技术研究（题名和副题名）柯彬（作者姓名）指导教师陈祝明教授成都电子科技大学（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业信号与信息处理提交论文日期2014年3月论文答辩日期2014年5月学位授予单位和日期电子科技大学20

2、14年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。 STUDYONHIGHACCURACYPERSONALPOSITIONINGTECHNOLOGYINMINETUNNELAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:SignalandInformationProcessingKeBinAuthor:Advisor:School:Prof.ChenZhumingSchoolofElectronic

3、Engineering 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科

4、技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日 摘要摘要矿井人员高精度定位是井下人员定位系统的发展趋势，这对救援和人员管理具有重要的意义。但是由于井下巷道空间有限，环境复杂，电磁波传播多径衰落现象严重，基于RFID、RSSI等常规定位系统无法达到高精度定位的要求，因此必须寻求新的定位体制。本文针对矿井特点，对井下人员高精度定位技术展开研究。首先讨论了无线定位的基本原理和机制，研究了矿井人员定位

5、的特点。以AT86RF233芯片为核心，设计完成一套基于频率多跳的相位差测距技术的井下人员高精度定位系统。本文从物联网的角度出发，对系统的各个层面进行了详细设计，并且通过实验验证了系统的高精度定位性能。然而，当同一区域内人员数目增多后，基于相位差的定位系统的定位轮询时间将会增大到数十秒量级，定位的实时性显著下降。为了解决此问题，本文对矿井高精度人员定位技术进行了进一步的研究，从无线电定位基本原理出发，结合巷道特点，提出了基于线性调频连续波的矿井人员高精度定位方案。本文详细介绍了该方案的具体构架，信号处理流程，参数选择等。通过对矿

6、井巷道中电磁波传播特性建模，仿真验证了系统的性能。结合实际应用，设计完成原理验证样机，给出了详细的设计框图及工作时序图，并通过开展外场实验验证了其高精度、高动态的定位性能。综合本文研究结果表明，基于相位差和基于线性调频连续波的矿井人员定位系统定位精度均能够满足矿井巷道内人员高精度定位的要求。关键词：矿井巷道，高精度，人员定位，相位差，线性调频I ABSTRACTABSTRACTHighaccuracypositioningformineristhefutureofpositioningsysteminminetunnel.Iti

7、sextremelysignificantforcoalmineaccidentrescueanddailypersonnelmanagement.Atpresent,generalcoalminepersonnelpositioningsystem,whichisbasedonRFIDorRSSItechnology,can’tmeettherequirementsforhigh-precisionlocationduetothecomplexundergroundenvironment,narrow,dark,wetandf

8、ullofpipelines,causingseriousphenomenonofradiowavemultipathfading.Sowehavetofigureoutanewpositioningstrategytoachievethehighaccurac