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1、第25卷第2期计算机应用研究Vol.25No.22008年2月ApplicationResearchofComputersFeb.20083基于UWB无线通信技术在矿井中的应用研究1,21郝维来,杨公训(1.中国矿业大学机电信息学院,北京100083;2.黑龙江科技学院计算机与信息工程系,哈尔滨150027)摘要:介绍了我国煤炭开采中数据通信的现状和UWB的发展,阐明了脉冲产生方法及工作原理。详细分析了UWB抗多径、低功耗、强穿透力和高集成化等特点。结合煤矿井下的实际情况,提出了超宽带是一种适合煤矿井下且具有很大发展前景的无线通信技术。关键词:超宽带;脉冲;多径中图分类号:TN925
2、.93文献标志码:A文章编号:100123695(2008)0220600203ApplicationofwirelesscommunicationtechnologybasedonUWBincoalmineunderground1,21HAOWei2lai,YANGGong2xun(1.SchoolofMechanicalElectronic&InformationEngineering,UniversityofMining&Technology,Beijing100083,China;2.Dept.ofCom2puter&InformationEngineering,Heilon
3、gjiangInstituteofScience&Technology,Harbin150027,China)Abstract:Thedatacommunicationactualityandthedevelopmentofultrawideband(UWB)inChinesecoalmineexploitationwereintroduced,andtheproducingUWBpulsemethodwasexpatiated.TheUWBcharacteristicsofthemulti2pathresister,lowpower,strongpenetratingpoweran
4、dhighlyintegrationwereanalyzeddetaily.Basedontherealconditionofthecoalmineunderground,theUWBwasadvancedthatitisabetterwirelesscommunicationwayadoptedinthecoalmineundergroundandhasaextensivelydevelopmentfuture.Keywords:UWB;pulse;multi2path煤炭是一种重要的能源,在我国能源结构中约占70%,但2002年4月通过了一项认可:UWB可以用于民用的最终决定,其
5、开采困难且危险系数高,因此重大事故频频发生。解决安全作为室内通信用途。FCC已将3.1～10.6GHz频段向商业生产及灾后救援是人们需要研究的主要课题。目前,为避免事UWB通信开放。IEEE802委员会已将UWB作为无线个域网故发生采用的方法是在井下安置各种高可靠性的监控系统。(WPAN)的基础技术来研究讨论。实际上,UWB除了在高速监控系统中的一项重要指标是数据的可靠传输。监控系统数数据WPAN中的应用之外,还在无线以太网接口、智能无线局据通信主要有有线和无线两种,目前我国煤矿井下通信基本上域网、室外对等网、近距离精确定位、雷达跟踪、传感、识别等领是用有线装置,依靠电缆传输信息。由
6、于井下采煤作业的实际域有着广泛的应用前景。UWB技术解决了困扰人们多年的有环境所限,地面潮湿、电缆腐蚀严重、平时信号不好,一旦发生关传输方面的重大难题,开发了一个具有千兆赫兹和高空间事故通信马上中断。国内外现正在研究井下无线通信并付诸容量的新型无线信道,尤其适用于室内等密集多径场合。实施。其中,矿井监控系统的无线通信主要形式有动力线载波1脉冲信号通信、漏泄无线通信、中频无线通信和感应通信等。但上述几UWB是通过发送瞬间尖波形电波,即脉冲电波来进行通种井下移动通信系统存在的问题较多、抗干扰性能不好、背景信。这些脉冲的宽度控制在1nm以下,在很短的时间内将代噪声大、对使用环境的适应性很差
7、。超宽带具有抗多径、低功表数据的脉冲发射出去,这样就可以实现高达数百兆的传输耗、强穿透力等特点,更适合煤矿矿井特殊条件下的通信。速率。的发展及主要特点产生脉冲源的方法有两种:a)光电方法。基本原理是利用光导开关导通瞬间的陡峭上升沿获得脉冲信号。由激光脉UWB是有意辐射源辐射频谱的10dB带宽,其上边界定冲信号激发得到的脉冲宽度可达到皮秒(10-12)量级,是最有义为fH,下边界定义为fL,大于等于500MHz或分数带宽2发展前景的一种方法。b)电子方法。基
