煤礦井下UWB人員定位研究.pdf

1、根據(jù)2012年6月發(fā)布的《BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》的數(shù)據(jù)，自1965年以來(lái)我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)一直是以煤炭為主導(dǎo)，近十年以先跌后升的態(tài)勢(shì)維持在70％左右的水平，并且在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將難以改變這種局面。然而，我國(guó)近年來(lái)發(fā)生的如攀枝花8·29瓦斯爆炸事故等等一系列的重大事故，警示了煤礦安全生產(chǎn)的重要性。由于井下巷道通信環(huán)境空間狹小，電力線路鋪設(shè)密集，各種噪聲干擾輻射嚴(yán)重導(dǎo)致井下人員定位技術(shù)的相關(guān)研究成果不足。所以，高通信品質(zhì)，低設(shè)備成本且定位精

2、度高的井下UWB無(wú)線人員定位技術(shù)成為現(xiàn)階段相關(guān)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
　　文章主要以超寬帶(UWB)通信技術(shù)在礦井巷道這種特殊的受限空間應(yīng)用為研究背景，在探討了現(xiàn)有的井下人員無(wú)線定位技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了現(xiàn)今非常有發(fā)展前景的CDMA擴(kuò)頻技術(shù)，首先探討了M元擴(kuò)頻UWB通信信號(hào)的產(chǎn)生，頻譜分布和誤碼特性，并研究了系統(tǒng)采用循環(huán)移位M元偽隨機(jī)碼(PseudoNoise，PN)方案，由于該方案是多個(gè)PN碼的隨機(jī)出現(xiàn)，因而其功率譜較常規(guī)的DS-

3、UWB更加的平滑，且不會(huì)出現(xiàn)離散譜，信號(hào)的抗干擾能力較DS-UWB信號(hào)有顯著提高。接著，本文探討了在井下這種以機(jī)械化作業(yè)，機(jī)車運(yùn)動(dòng)速度不高，并存在嚴(yán)重的大尺度衰落和小尺度衰落的環(huán)境下，井下輸電電纜，架線機(jī)車和蓄電池機(jī)車對(duì)UWB通信信號(hào)產(chǎn)生的干擾。最后，在結(jié)合了上述特征之后，探討了三種適用于井下不同硬件能力，接收機(jī)不同信息處理復(fù)雜度的應(yīng)用場(chǎng)景的高精度井下人員定位方案。同時(shí)對(duì)井下人員定位系統(tǒng)的由多徑衰落，非視距NLOS所引入的誤差進(jìn)行了討論