煤矿救灾机器人监测系统设计及无线信道特性分析

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1、全日制硕士学位论文煤矿救灾机器人监测系统设计及无线信道特性分析申请人姓名：杜翠杰指导教师：王裕清教授学位类别：工学硕士专业名称：测试计量技术及仪器研究方向：测控技术与装备河南理工大学机械与动力工程学院二○一五年四月河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：煤矿救灾机器人监测系统设计及无线信道特性分析，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关的法律责

2、任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权河南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：TN929.4密级：公开UDC：654单位代码：10460煤矿救灾机器人监测系统设计及无线信道特性分析DesignonMonitorSystemofCoalMineRescueRobo

3、tandAnalysisonCharacteristicofWirelessChannel申请人姓名杜翠杰申请学位工学硕士测试计量技术学科专业研究方向测控技术与装备及仪器导师王裕清职称教授韩秀娟讲师提交日期2015年4月答辩日期2015年6月河南理工大学致谢光阴似箭，转眼间为期三年的硕士研究生的学习生活即将结束，回想起三年以来的点点滴滴，仍然历历在目。无论是学习还是生活，我的导师、同学和家人都给予了我莫大的关心、支持和帮助。就要离开母校了，值此毕业之际，谨向他们致以我最崇高的敬意和最诚挚的感谢！首先，我要感谢我的导师王裕清教授，在研究生阶段对我的学习和研究工作进行了认真的引导，并提

4、供了良好的学习条件和生活条件，对本论文的选题和研究内容也给予了细致入微的指导。王老师渊博的学识、精益求精的工作作风以及高尚的师德都使我受益终身。其次，本论文的完成也离不开韩秀娟老师和李智国老师的悉心指导，在此向他们表示衷心的感谢！同时，还要感谢给过我很多帮助的张高峰师兄、石军亮师姐、秦玉鑫师兄、陈小静师姐、王红旗等，他们不仅帮助我解决了许多学业上的难题，更是在生活中对我如亲人般的照顾，给予我关怀和帮助。还要感谢我的父母和家人多年来对我无私的付出，作为我坚强的后盾，是他们不断的鼓励和无私的爱赐予了我面对人生挑战的勇气和力量。另外还要感谢本论文参考文献的作者们，他们的研究成果是我进行课

5、题研究的基础和知识的源泉。最后，要向对本论文进行审阅的专家以及参加答辩会的评委和老师们表示由衷的感谢。各位老师和专家能够抽出您们宝贵的时间来对我的论文进行评审，就是对我学习和研究结果的肯定和认可，就是对学生的一种鼓励和鞭策。杜翠杰2015年6月河南理工大学摘要煤矿事故的频繁发生使得煤矿的安全生产受到极大关注。灾难发生后，如何及时、准确地获取灾害现场各类信息，以便进行紧急救援、减少人员伤亡和财产损失是各国灾后救援面临的重大难题。伴随着科学技术水平的提高，人们已经研制出了可以在第一时间进入井下事故现场进行探测并传回现场情况信息的救灾机器人。本论文基于对井下受限空间中无线信道特性及数据传

6、输的研究，以煤矿救灾机器人和无线WIFI技术为主体，设计了一种煤矿救援机器人监测系统。主要研究内容如下：首先，本文阐述了煤矿救援机器人和无线通信技术在矿井下应用的国内外现状，提出了课题的来源及研究意义。通过对主流短距离无线通信技术性能的比较，得出了WIFI技术被应用于矿井的优越性；并从电磁波的传播原理和矿井内无线信道传播特性分析进一步表明了WIFI技术在井下应用的可行性与可靠性。其次，运用最小二乘法对基于RSSI的路径损耗模型进行改进。通过在该模型中増加一个表示多径效应的修正因子t，并进行实际测量和数据的仿真对比分析，结果表明改进后的模型更加接近无线信号在矿井受限空间内传播的实际情

7、况。第三，设计了基于WIFI的煤矿救援机器人无线监测系统。硬件上，主要由矿井顶板轨道、救援机器人、个人PC机、无线AP和各类探测终端设备节点组成；软件上，利用常见的C/S(客户端/服务器)模式进行实时通信，实现了监测数据的传输、转发与存储。最后，利用VS2010编写生成综合监测界面，运行结果表明，监控主机能将井下环境信息清晰、明确的显示出来，系统达到了预期设计的目的，具有很好的应用前景和推广价值。关键词：煤矿救灾机器人；WIFI技术；无线信道；最小二乘法；MATLAB