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基于电磁波及超声波联合测距的井下定位方法
  • ISSN号:1001-0645
  • 期刊名称:北京理工大学学报
  • 时间:2014.5
  • 页码:490-494
  • 分类:TD76[矿业工程—矿井通风与安全]
  • 作者机构:[1]中国矿业大学北京机电与信息工程学院,北京100083, [2]北京工业职业技术学院,北京100042
  • 相关基金:国家自然科学基金重点资助项目(51134024);国家“八六三”计划项目(863计划)(2012AA062203);国家自然科学基金资助项目(U1261125);北京市教育委员会创新团队项目(PXM2013_014225_000076)
  • 相关项目:煤矿井下电磁波安全性研究
中文摘要:

研究煤矿井下电磁波、超声波联合定位方法,根据井下巷道的空间结构特点,由锚节点和网关节点形成无线传输网络,网关节点布置在巷道的端点,锚节点一字排开等间距吊挂在巷道顶部中央,使巷道内任意位置都至少有两个锚节点接收到移动节点发射的电磁波信号。移动节点通过判别锚节点电磁波信号强度确定移动节点与锚节点的位置关系;移动节点采用基于超声波的TOF检测方法进行巷道横向测距,移动节点和锚节点节采用基于电磁波信号强度的对数-常态分布模型进行巷道纵向测距,最终确定移动节点的二维坐标。仿真结果表明,提出的定位方法误差较小,超声波在巷道横向的测距误差很小,巷道纵向50 m范围内,最大误差不超过5 m。联合定位方法使用少数锚节点获得高定位精度,可以应用于煤矿井下。

英文摘要:

A joint electromagnetic wave and ultrasonic localization method was presented.According to the space structure of the underground tunnel,the wireless transmission network was formed by anchor nodes and gateway nodes.The gateway nodes were placed in the end of the branch tunnels and the anchor nodes were hanged in line arrangement from the roof of the tunnels.These anchor nodes have same intervals,the length of which was limited to make sure that the electromagnetic wave signal emitted by one mobile node at any position of the tunnels can be received by at least two anchor nodes.The mobile node judges the position relations between the anchor node closest to it and itself through the received signal strength of anchor nodes;the mobile node makes transverse distance measurement through TOF detection method based on ultrasonic.The mobile node and anchor node make longitudinal distance measurement based on signal strength of electromagnetic wave through log-normal distribution model.The simulation results show that this method has smaller positioning error,ultrasonic in roadway horizontal distance measurement error is small,maximum error is not more than 5 m at 50 m range of tunnel longitudinal.The method presented by the paper could provide high positioning accuracy with a small number of anchor nodes.

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期刊信息
  • 《北京理工大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:北京理工大学
  • 主编:黄风雷
  • 地址:北京海淀区中关村南大街5号
  • 邮编:100081
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  • 电话:010-68912326 68913988
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0645
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2596/T
  • 邮发代号:82-502
  • 获奖情况:
  • 全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优秀科技期...,首届国家期刊奖提名奖,中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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