基于ZigBee的井下人员定位系统设计

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1、分类号——TN915重庆邮电大学硕士学位论文硕士研究生鱼出指导教师全丝邋学科专业通焦鱼焦!鱼苤绫论文提交日期论文评阅人论文答辩日期答辩委员会主席年月日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，也不包含为获得重麽由＆鱼太堂或其他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。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位

2、论文作者完全了解重庞自＆电太堂有关保留、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。本人授权重迭邮电太堂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适用本授权书)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要近几年，我国煤矿安全形势逐渐变好，但煤矿事故依旧是此起彼伏。当事故发生后，如何快速、准确地找到井下被困人员，对于有效地开展救援工作，从而减少人员伤亡和经济损失有着极为重要

3、的意义。在重庆市科技攻关计划项目“煤矿安全管理与定位救援系统”(CSTC2009AC6203)的支撑下，完成了本论文的选题和研究。在无线个域N(WPAN)O异军突起的ZigBee无线通信技术，具有成本低廉、功耗低、组网灵活等优点，非常适合应用于低成本、低功耗的煤矿安全管理系统中对井下人员的定位和管理。因此，将ZigBee应用于井下，能卓有成效地提升煤矿安全生产和管理水平。论文首先在查阅国内外相关文献的基础上，对现有定位技术进行了分析、比较和总结，然后结合井下环境和井下人员定位要求，提出了基于ZigBee的加权改进Euclidean

4、定位算法；为了进一步减小误差，又提出了基于泰勒展开式的加权改进Euclidean定位算法；最后介绍了井下人员定位系统的详细设计，包括各模块的硬件设计和软件流程设计。本论文的主要贡献如下：①对国内外典型的定位技术和井下定位系统进行了分析和比较，着重讨论了这些技术和系统存在的问题。同时，在比较和分析的基础上，也探讨了各算法的性能优劣。②针对井下环境，并结合ZigBee技术的优点，提出了一种应用于井下环境的基于ZigBee的加权改进Euclidean定位算法。此算法在改进Euclidean算法的基础上，引进了信标节点加权因子的概念，同时

5、结合质心定位的思想来求解未知节点位置。③为了进一步减小误差，又提出了一种基于泰勒展开式的加权改进Euclidean定位算法。此算法利用泰勒展开式对未知节点的初始坐标进行修正。仿真实验验证了基于泰勒展开式修正原理的正确性。④比较了ZigBee主流芯片的性能，最终采用TI公司的CC2530芯片作为核心芯片，成功研制出能应用于井下的ZigBee模块，并利用此模块测量了大量的RSSI可靠数据。⑤基于IEEE802．15．4，设计了一个针对井下人员定位系统的具体实施方案，给出了该方案中各模块的硬件设计和软件设计。系统实现后的实际场地测试结果

6、表明：该系统可以应用于井下定位。重庆邮电大学硕士论文关键词：煤矿，ZigBee，RSSI，Euclidean，定位系统IIAbstractInrecentyears，thesafetysituationofcoalmineinourcountryisgettingbeaer．Buttheaccidentsofcoalmineisunacceptable．Aftertheaccidenthappened，itisimportanttoquicklylocatethecoalminerswhoweretrappedinundergro

7、und．Becauseitcallreducecasualtiesandeconomiclosses．Thepaperfinishesitsthesistopicsandresearchinsupportoftheprojectnamingas“Thesystemofsafetymanagementandpositioningrescueforcoalminers”ofscientificandtechnologicalprojectsinChongqingMunicipality(CSTC2009AC6203)．Thetechn

8、ologyofZigBeeinthewirelesspersonalareanetwork(WPAN)hasmanyadvatages，suchaslow—cost，low—powerconsumptionandSOon．Soitisverysui