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1、170第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集超宽带定位与其他无线定位技术比较张木(中国矿业大学(北京)100083),,:不需要载波摘要超宽带无线通信采用窄带脉冲进行通信所以超宽带定位技术具有传输率高、功耗低、抗干扰能力强等优点,通过与其他应用广泛的。无线定位技术进行比较得出超宽带定位技术非常适合应用于煤矿井下定位最,。后对超宽带定位技术进行了仿真证实了该技术在煤矿井下定位的可行性:关键词超宽带定位比较定位算法仿真1超宽带技术简介、,超宽带无线通信技术采用时
2、间间隔极短(,J于Ins)的脉冲进行通信的方式也称作脉。,冲无线电(ImpulseRadio)与传统的无线通信技术相比uwB无线通信技术不需要利用,余弦波进行载波调制而发送许多小于Ins的脉冲因此超宽带无线通信技术的最大特点。,、、就是带宽非常宽所以UWB无线通信技术的主要特点是传输速率高功耗低安全性高、抗干扰能力强、多径分辨能力强、定位准确、结构简单等。:、、典型的UWB定位方法有到达角度定位(AOA)信号强度分析法(RSS)到达时。间定位法(TOA)和到达时间差定位法(TOOA)其中到达时间定位法
3、(TOA)和到达。时间差定位法(TOOA)应用最为广泛2其他无线通信技术的简介目前应:。用广泛的无线定位技术主要有卫星定位系统和地面无线电定位系统地面:、W一Fi定位解、、无线电定位系统有蜂窝网无线定位系统i决方案蓝牙定位解决方案Uw。B定位解决方案等,全球卫星定位系统(GlobalPositoningsystem)结合卫星及通讯发展的技术利用导航。G、。卫星进行测距PS系统由空间卫星地面控制站和地面接收机3部分组成空间部分由,。,24颗卫星组成这些卫星均匀分布在6个倾角为5的近似圆形轨道上每个轨道包
4、含4,、,颗卫星能保持全球任何地区任何时间能收到至少4颗卫星的信号以获得至今最高精度及最全信息的定位和导航信息。,。蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术通信距离一般在10m以内利用该技,术能够大幅度地简化移动通信终端设备之间的通信也能够有效地简化设备与因特网之,,。间的通信使得数据传输的速度和效率增加使得信道利用率增加一Fi,就是IEEE802.llb[2]。wi一Fi是一种短程无线传输技术,其传输距离在数百wi。一,。一英尺范围内WiFi与蓝牙一样都是应用在办公室和家庭中的短距离无线技术WiFi
5、第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议171暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集,一。技术的数据安全性比蓝牙技术差一些但是WiFi技术的覆盖范围可达90米3UWB定位技术与其他技术的比较、。全球定位系统I3]的主要优点是可实现移动定位定位信息全面等但是全球定位系统一,,的定位精度仅为510m而UWB定位精度可精确到cm而且UWB定位发射功率比GPS定位低很多,因此对于煤矿井下定位,超宽带定位技术更适合。,。,蓝牙是一种短距离通信技术其传输距离为10cm~10m从技术特点上看UWB,定位技术与蓝
6、牙定位技术的有效传输距离和发射功耗都差不多但是UWB定位技术的速度是蓝牙定位技术速度的几百倍。因此对于煤矿井下定位,超宽带定位技术更适合。一,,WiFi也是一种短距离通信技术其通信距离可达到10m而UWB的通信距离在。,一,IOm左右在10m以内短距离的范围UWB技术的通信速率是WiFi技术的几十倍,UWB;mUWBm通信速度可以达到上千兆在10以外的距离范围性能与10以内短距。,,,一;离的通信范围相差很多所以总体来看在IOm以内WiFi无法与UWB相比但是,一。,在10m以外UWB技术却不及wiF
7、i技术因此对于煤矿井下定位超宽带定位技术更适合。4煤矿井下的定位分析煤矿井下是一个特殊的、复杂的环境,电磁波在巷道中传播时,多径衰落ls]比较严重,而且井下处于易燃易爆,。I4]的环境因此煤矿井下进行无线通信的应用面临很大困难目前应用于煤矿井下的通信,大多都应用有线通信系统,因此,存在设备制造成本高、抗干、、。扰能力差使用范围受到很大局限携带不方便等问题井下通信系统示意图如图1所示。图l井下通信系统示意图,,由于煤矿井下的独特结构只需要在近似于直线的巷道上进行一维定位即可设参a,,考节点为A的坐标为x
8、点B的坐标为xb被测节点N的坐标为X,点N到点A的时,,,间为t1则点N到点A的距离为1点N到点B的时间为t2则点N到点B的距离为。,,,,,12;以点A为圆心1为半径以点B为圆心12为半径分别画圆如图2示两个。圆的交点即为待测点N172第22届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第4届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集’:x一=,定位计算公式如下丫(xa)CXt:x一x。’()CZ了Xtcxtl一tZ+x。+x。()切‘曰X=1寸,浒2,,TD只需要计算
