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题名异步测时矿井人员精确定位方法
被引量：45
- 1
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作者
孙哲星
孙继平
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机构
中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院
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出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第5期1464-1470,共7页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0801800)
国家自然科学基金重点资助项目(51134024)
国家高技术研究发展计划(863)资助项目(2012AA0622031)
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文摘
现有矿井人员定位方法定位误差大,难以满足煤矿事故救援、运输和机电事故防治等需求。为提高矿井人员定位精度,提出了异步测时矿井人员精确定位方法:在井下巷道中间隔一定距离安装定位分站,保证相邻分站可相互无线通信,定位卡可与两个邻近分站同时进行通信。任一定位发起分站向通信范围内的定位卡和相邻分站发送测距信号,相邻分站收到测距信号后也向定位卡发送测距信号,定位卡分别向定位发起分站和相邻分站回复应答信号。定位发起分站收到定位卡回复的应答信号后,计算收发测距信号时间。相邻分站收到定位卡回复的应答信号后,计算收发测距信号时间,并将其发送给定位发起分站。定位发起分站根据本分站和相邻分站收发测距信号时间、本分站与相邻分站间距和信号传输速度,计算出定位卡距本分站和相邻分站距离。异步测时法测距仅与分站收发测距信号时间有关,与信号强度无关,定位精度不受信号发送功率、接收灵敏度和信号传输衰减影响。异步测时法与定位卡时钟无关,大大降低了定位卡复杂度和成本,同时也不需要定位分站之间同步,降低了定位分站复杂度和成本。仿真实验表明,在时钟频率偏移相同等实验条件下,TWR和SDS-TWR等其他矿井人员精确定位方法的定位误差是异步测时法定位误差2倍以上。
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关键词
矿井
人员定位
精确定位
异步测时
TOA
TDOA
TWR
SDS-TWR
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Keywords
coal mine
personnel positioning
accurate positioning
asynchronous time-measuring
TOA
TDOA
TWR
SDS-TWR
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分类号
TD76
[矿业工程—矿井通风与安全]
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题名基于时间测距的矿井人员定位方法研究
被引量：23
- 2
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作者
孙哲星
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机构
中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院
中国建设银行股份有限公司北京数据中心
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出处
《工矿自动化》
北大核心
2018年第4期30-33,共4页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0801800)
国家自然科学基金重点资助项目(51134024)
国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2012AA0622031)
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文摘
研究了4种基于时间测距的矿井人员定位方法:TOA、TWR、SDS-TWR和TDOA定位方法,它们受巷道环境等影响小,适用于煤矿井下人员精确定位。TOA定位方法要求发射设备和接收设备的时间必须严格准确同步,对发射设备和接收设备时钟精度要求非常高,并且要同步校准,定位卡和定位分站成本高。TWR定位方法不要求信号发射设备与接收设备时钟严格同步,降低了系统复杂度和成本,但定位精度受定位分站和定位卡的时钟误差影响,定位卡和定位分站成本较高。SDS-TWR定位方法不要求信号发射设备与接收设备时钟严格同步,降低了分站和定位卡的时钟误差对定位精度的影响,但定位精度仍受定位分站和定位卡的时钟误差影响,定位卡和定位分站成本较高。TDOA定位方法要求定位分站之间的时间必须严格准确同步,对定位分站时钟精度要求高,并且要同步校准,定位卡成本低,定位分站成本高。
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关键词
矿井通信
人员定位
精确定位
时间测距
TOA
TDOA
TWR
SDS-TWR
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Keywords
mine communication
personnel positioning
accurate positioning
t ime range
TOA
TDOA
TWR
SDS TWR
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分类号
TD655
[矿业工程—矿山机电]
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题名煤矿井下人员精确定位方法
被引量：19
- 3
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作者
孙哲星
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机构
中国矿业大学(北京)
中国建设银行股份有限公司北京数据中心
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出处
《煤炭科学技术》
CAS
北大核心
2018年第3期130-134,共5页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0801800)
国家自然科学基金重点资助项目(51134024)
国家高技术研究发展(863计划)资助项目(2012AA0622031)
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文摘
分析总结了煤矿井下人员定位特点:覆盖范围远大于地面室内;定位信号应能非视距传输;电磁波衰减严重;无线传输衰减受巷道分支、弯曲、倾斜、断面面积和形状、围岩介质、巷道表面粗糙度、支护、纵向导体、横向导体、设备等影响大;必须电气防爆;环境恶劣,粉尘大、潮湿、淋水等。提出无线电传输适用于煤矿井下人员定位;超声波、激光、红外传输不适用于煤矿井下人员定位。提出RSSI基于信号强度测距定位方法、AOA基于角度测量的定位方法和不同类信号源TDOA基于时间差的测距定位方法不适用于煤矿井下人员精确定位;TOA基于传输时间的测距定位方法和TDOA基于时间差的测距定位方法适用于煤矿井下人员精确定位,TDOA基于时间差的测距定位方法较TOA基于传输时间的测距定位方法系统成本低。
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关键词
人员定位
精确定位
TOA
TDOA
煤矿
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Keywords
personnel positioning
accurate positioning
TOA
TDOA
coal mine
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分类号
TD67
[矿业工程—矿山机电]
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题名基于卡尔曼滤波的矿井人员二维精确定位方法
被引量：7
- 4
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作者
孙哲星
王彦文
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机构
中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院
中国建设银行股份有限公司北京数据中心
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出处
《工矿自动化》
北大核心
2018年第5期31-35,共5页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0801800)
国家自然科学基金重点资助项目(51134024)
国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2012AA0622031)
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文摘
受定位分站和定位卡时钟同步误差、时钟计时误差、多径效应、非视距传播(NLOS)时延误差和电磁骚扰等影响,现有煤矿井下人员定位方法定位误差大,难以满足煤矿事故应急救援、运输和机电事故防治等需求。为提高定位精度,实现煤矿井下人员二维精确定位,提出了基于卡尔曼滤波的矿井人员二维精确定位方法:以定位分站测量到的定位卡到定位分站之间的距离作为卡尔曼滤波中的测量结果,根据建立的矿工在井下移动的数学模型推算出矿工的位置,并作为卡尔曼滤波中的预测结果,通过对测量结果和预测结果进行合理加权,根据上一步卡尔曼滤波后的最佳估计值得出当前时刻的最佳估计值,实现煤矿井下人员二维精确定位。
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关键词
煤矿通信
人员定位
精确定位
二维定位
时间测距
卡尔曼滤波
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Keywords
coal mine communication
personnel positioning
accurate positioning
two-dimensional positioning
time range
Kalman filter
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分类号
TD655
[矿业工程—矿山机电]
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题名煤矿井下人员二维精确定位方法
被引量：6
- 5
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作者
孙哲星
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机构
中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院
中国建设银行股份有限公司北京数据中心
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出处
《煤炭工程》
北大核心
2018年第5期97-99,103,共4页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2016YFC0801800)
国家自然科学基金重点资助项目(51134024)
国家高技术研究发展(863计划)资助项目(2012AA0622031)
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文摘
目前煤矿井下人员定位系统不能二维精确定位。为满足煤矿事故应急救援和机电运输事故防治对煤矿井下人员二维精确定位的需求,提出了煤矿井下人员二维精确定位方法:在井下巷道中,间隔一定距离安装定位分站,定位分站沿巷道一侧布置,并保证定位卡可与两个邻近分站同时进行通信。任意定位卡的相邻两定位分站采用TWR或SDS-TWR测距方法,分别测得两定位分站与定位卡之间的距离。因两定位分站之间距离在定位分站安装时已知,则根据定位卡与两定位分站之间的距离和两定位分站之间的距离,计算出定位卡距定位分站巷道水平径向距离、定位卡距两定位分站巷道轴向距离,再根据两定位分站位置,计算出定位卡在巷道中二维位置。煤矿井下人员二维精确定位方法具有计算量小,定位速度快、定位精度高、定位分站用量少、定位卡和定位分站成本低等优点。
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关键词
矿井
人员定位
精确定位
二维定位
TWR
SDS-TWR
-
Keywords
coal mine
personnel positioning
accurate positioning
two-dimension positioning
TWR
SDS-TWR
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分类号
TD679
[矿业工程—矿山机电]
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