本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的井下人員定位系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：煤炭作為我國(guó)重要的一次能源,占據(jù)我國(guó)一次能源消費(fèi)的70%以上。近年來,煤礦安全事故時(shí)常發(fā)生,造成生命和財(cái)產(chǎn)重大損失,因此,加快、加強(qiáng)煤礦自動(dòng)化、信息化系統(tǒng)的建設(shè)是必然趨勢(shì)。鑒于煤礦井下環(huán)境惡劣復(fù)雜,而現(xiàn)有井下監(jiān)控系統(tǒng)大多難以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確提供井下人員動(dòng)態(tài)分布和作業(yè)情況的現(xiàn)狀,深入分析研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)及其國(guó)內(nèi)外應(yīng)用研究的現(xiàn)狀,結(jié)合井下作業(yè)需求,設(shè)計(jì)了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的人員定位系統(tǒng)。該定位系統(tǒng)使得井上監(jiān)控中心可以掌握井下人員位置、工作狀態(tài)等信息,為提升井下作業(yè)人員科學(xué)管理和生產(chǎn)安全提供保障,不僅具有學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值,也具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。深入分析比較Wi Fi、藍(lán)牙、Zig Bee等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用。研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其通信的基本架構(gòu),設(shè)計(jì)了基于Zig Bee技術(shù)的井下人員定位系統(tǒng)。從而增加井下作業(yè)信息實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)手段,提高管理水平和生產(chǎn)安全性。研究基于RSSI(Received Signal Strength Indication)的測(cè)距算法,建立基于RSSI的數(shù)學(xué)測(cè)距模型,在實(shí)驗(yàn)?zāi)M場(chǎng)地采集數(shù)據(jù),通過多項(xiàng)式擬合得到測(cè)距經(jīng)驗(yàn)公式,然后運(yùn)用多邊測(cè)量的極大似然估計(jì)法求解未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。深入分析定位算法計(jì)算過程中環(huán)境非法因素的干擾以及最小二乘法所帶來的誤差,這些都是不適定問題出現(xiàn)的原因,最終使得定位結(jié)果會(huì)有較大的波動(dòng)。針對(duì)以上問題,提出Tikhonov正則化算法對(duì)不適定問題進(jìn)行優(yōu)化,并用L曲線準(zhǔn)則法選取合適的正則參數(shù)。經(jīng)仿真驗(yàn)證,不適定問題得到了有效抑制,改善了定位結(jié)果。對(duì)質(zhì)心定位算法進(jìn)行研究分析,針對(duì)現(xiàn)有算法的缺點(diǎn),提出了改進(jìn)的加權(quán)質(zhì)心定位算法,求解未知節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)的算法提高了定位結(jié)果的準(zhǔn)確性。在設(shè)計(jì)的井下人員定位系統(tǒng)整體架構(gòu)基礎(chǔ)上,對(duì)定位系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行設(shè)計(jì)。選擇本校某教學(xué)樓走廊模擬煤礦井下環(huán)境,采集數(shù)據(jù),對(duì)系統(tǒng)算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)仿真。
【關(guān)鍵詞】：井下人員定位 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 加權(quán)質(zhì)心算法 RSSI 正則化
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD67;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.1.1 課題研究背景10-11
• 1.1.2 井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究目的與意義11-12
• 1.2 井下定位技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)14-17
• 1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述14-15
• 1.3.2 常見的基于WSN的定位技術(shù)15-17
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章Zig Bee技術(shù)理論基礎(chǔ)18-25
• 2.1 Zig Bee技術(shù)介紹18-22
• 2.1.1 Zig Bee技術(shù)簡(jiǎn)述18-19
• 2.1.2 Zig Bee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)19-20
• 2.1.3 Zig Bee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)20-22
• 2.2 Zig Bee網(wǎng)絡(luò)22-24
• 2.2.1 路由選擇算法22-23
• 2.2.2 Zig Bee組網(wǎng)方案設(shè)計(jì)23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位算法研究25-40
• 3.1 基于WSN的定位技術(shù)25-28
• 3.2 常用定位算法研究28-34
• 3.2.1 基于測(cè)距的定位算法研究28-31
• 3.2.2 基于非測(cè)距的定位算法研究31-34
• 3.2.3 基于RSSI的測(cè)距34
• 3.3 本系統(tǒng)的定位算法34-39
• 3.3.1 改進(jìn)的加權(quán)質(zhì)心定位算法35-37
• 3.3.2 不適定問題的處理37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 井下人員定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-55
• 4.1 系統(tǒng)需求及井下特殊性分析40-42
• 4.1.1 功能分析及設(shè)計(jì)原則40-41
• 4.1.2 井下人員定位的特殊性分析41-42
• 4.2 系統(tǒng)硬件總體架構(gòu)42-44
• 4.2.1 Zig Bee子網(wǎng)43-44
• 4.2.2 數(shù)據(jù)傳輸及供電方式設(shè)計(jì)44
• 4.3 井下人員定位系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)44-50
• 4.3.1 CC2530 芯片介紹44-46
• 4.3.2 網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)46-49
• 4.3.3 參考節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)49-50
• 4.4 井下人員定位系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)50-54
• 4.4.1 軟件開發(fā)平臺(tái)50-51
• 4.4.2 網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)51-52
• 4.4.3 參考節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)52
• 4.4.4 定位節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 實(shí)驗(yàn)仿真55-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)M場(chǎng)地55
• 5.2 算法的評(píng)價(jià)指標(biāo)55-56
• 5.3 實(shí)驗(yàn)仿真56-65
• 5.3.1 測(cè)距實(shí)驗(yàn)分析56-59
• 5.3.2 不適定問題處理的仿真59-63
• 5.3.3 改進(jìn)的加權(quán)質(zhì)心算法的仿真63-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果71-72
• 致謝72-73
• 作者簡(jiǎn)介73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 陳群;高星偉;郭杭;李英成;李海濤;王恩泉;徐彥田;;ZigBee網(wǎng)絡(luò)中RSSI的測(cè)距模型分析[J];測(cè)繪科學(xué);2012年05期

2 韓江洪;祝滿拳;馬學(xué)森;劉會(huì)平;;基于RSSI的極大似然與加權(quán)質(zhì)心混合定位算法[J];電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào);2013年10期

3 張榮磊;劉琳嵐;舒堅(jiān);周之平;;基于多維定標(biāo)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)三維定位算法[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2009年08期

4 史大偉;何繼蘭;;煤礦井下人員定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)探討[J];煤礦機(jī)械;2010年09期

5 賈超;蔡麗萍;;KJ69N型礦用人員安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在新查莊礦業(yè)有限責(zé)任公司的應(yīng)用[J];工礦自動(dòng)化;2011年02期

6 杜豪杰;王雪晴;;煤礦監(jiān)控系統(tǒng)中的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析[J];煤礦機(jī)械;2012年09期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王志波;礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的井下人員定位系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：321031