基于WiFi的井下人员定位系统研究与设计

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1、分类号～⋯⋯⋯⋯⋯．UDC⋯⋯⋯⋯⋯⋯密级⋯⋯⋯⋯⋯⋯．编号⋯⋯⋯⋯⋯⋯．中南大学CENTRAI，SOUTHUNIVERSITY硕士学文论文题目基于WiFi的井下人员定位系统学科、专业研究生姓名导师姓名及专业技术职称研究与设计安全技术及工程王吉古王李管教授分类号UDC硕士学位论文密级基于WiFi的井下人员定位系统研究与设计ResearchandDesignofMinePersonnelPositioningSystemBasedonWiFi作者姓学科专学院(系、指导教工士士上I=l口安全技术及工程资源与安全工

2、程学院王李管教授论文答辩日期圣旦!圣：!三：!答辩委员会主中南大学2012年12月名业所师原创性声明本人声明，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。尽我所知，除了论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，也不包含为获得中南大学或其它单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：圣垫学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文

3、被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：至垫导师签名三乙兰盏西日期：址年上月上日中南大学硕士学位论文摘要目前我国的矿山生产行业事故频发，且由于矿山作业条件的特殊性、矿山管理信息化程度不够，井下的安全生产、人员管理和灾后救援是矿山生产的重要难题。井下人员定位系统的建设将帮助矿山进行人员考勤、日常管理、灾后急救、跟踪定位等。近年来，随着高科技的飞速发展，无线传感器网络技术由于有统一技术标准、低成本、低功

4、耗、抗干扰能力强、传输距离远等多种优越性，使其开始在矿井人员定位系统中受到广泛重视。本文对基于WiFi技术的井下人员定位系统进行研究和设计，主要内容如下：(1)阐述了RFID技术、ZigBee技术、WiFi技术的基本原理，详细的对比分析这三种目前主要应用于地下移动目标跟踪的技术，进行无线通信平台的选型，最终选择了优势较多的WiFi技术，并从多方面对晰Fi通信平台的安全可靠性进行分析。(2)分析了基于无线传感器网络定位技术的定位算法原理，包括RSSI、TOA、TDOA、AOA。通过对比分析实现无线定位技术的选择

5、，并对基于三维模型的RSSI定位进行研究，采用基于固定节点距离的定位方法进行定位，提出采用高斯模型对测得的RSSI值进行修正和筛选，最后提出了一种新的计算结果优化方法以提高定位技术的准确性。(3)实现了人员定位系统的设计。首先对系统总体构架进行设计，对提高网络可靠性和设备安装安全要求进行了分析。主要包括两部分设计内容：WiFi综合数字通信平台的设计和人员定位功能的设计；其次进行了系统的硬件选型(基站、定位卡、交换机)和软件设计(数据采集、接口、控制平台软件等)。(4)将系统方案应用与矿山实例。通过详细分析狮子

6、山的实际需求，进行WiFi综合通讯平台的布置；结合人员定位算法，采用WiFi基站进行分中段定位，实现了人员定位系统功能；建立了基于三维可视化平台的集成管理与分析软件系统，实现监控显示、定位、报警提示、轨迹跟踪、考勤管理等功能。关键词WiFi技术，定位算法，人员定位系统，控制平台软件中南大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTAtpresentminingindustryofourcoun缸yoccursaccidentfrequently．Becauseoftheparticularityofmini

7、ngoperationconditionsandlowlevelofmanagementinformatization，safetyproduction，peoplemanagementanddisasterreliefareimportantproblemsofmineproduction．TheconstructionofpersonnelpositioningsystemwillhelpmineforworkersaUendancecheck、dailymanagement、disasteremerge

8、ncyrescueandtrackinglocation，etc．Inrecentyears，withtherapiddevelopmentofhightechnology,wirelesssensornetworktechnologyhasbeenpaidattentiontouseinminepositioningsystem，becauseofmanyadvantagessuchasunifi