【摘 要】
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由于矿井的环境恶劣,矿井生产安全一直是人们十分关注的问题。如果能够实现对井下工作人员的正确定位跟踪,使地面监控中心实时掌握井下人员的位置,随时保持联系,实现人员的调
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由于矿井的环境恶劣,矿井生产安全一直是人们十分关注的问题。如果能够实现对井下工作人员的正确定位跟踪,使地面监控中心实时掌握井下人员的位置,随时保持联系,实现人员的调度,这对于提高生产安全和工作效率,具有十分重要的意义。本文综述了无线传感器网络的特点、应用及目前国内外的研究现状,介绍了ZigBee协议标准各层的结构与功能,论证了ZigBee技术用于矿井通信的可行性,搭建了基于ZigBee技术的无线传感器网络,设计了矿井人员定位系统基站。首先,介绍矿井人员定位国内外发展的现状,结合ZigBee技术的结构和特点,论证了ZigBee技术应用矿井人员定位的可行性。简单阐述三角测量法、三边测量法、质心定位算法、TOA(time of arrival)测距定位、RSSI(received signal strength indicator)定位、分簇算法等几种算法,选择了RSSI的定位和分簇算法相结合的定位算法,对于矿井人员定位的精度有关键的作用。其次,为保证传感器网络通信的可靠性,防止信号冲突,借鉴了移动自组织网络以及分簇算法,采用组团协议去解决这一问题。同时考虑到矿井环境的特殊应用,主要完成对组团协议的具体设计,并使用仿真工具进行仿真实验。最后,进行通信节点相应的硬件设计和软件实现,一个接入节点和一个定位组成了最基本的通信基站,论述了主控芯片和通信模块的接口设计,并编写了通信基站的应用程序。
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