本研究针对煤矿井下环境建立了以无线传感器网络为基础的监测定位系统。该系统以保证定位功能的实现为基本要求,在高容灾度的结构上配合使用合理的容错机制;提出了使用PIR或PIT内点测试法确定人员与定位区域的相对位置;在测距阶段对路径损耗模型参数的更新采用简单有效的计算方法;在传统三边定位算法的基础上,提出基于RSSI测距的加权三边定位方法。试验仿真表明,该方法有效提高了人员定位精度,同时具有较好的容错性。

本文首先简要介绍了几种常见的煤矿井下定位系统及其特点,进而对无线传感器网络技术进行概述,并在此基础上提出基于无线传感器网络的井下人员定位系统设计与实现。

针对煤矿井下无线信道的信号传播模型,提出将接收信号强度复合滤波器、一元线性回归测距模型和多边定位方法相结合的改进接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)值的井下定位技术,通过利用基于无线传感器网络操作系统TinyOS的节点进行离线建模、在线测算,实现煤矿井下人员及设备的实时定位。井下巷道试验表明,该技术提高了定位精度,增强了定位系统的鲁棒性,适用于煤矿井下定位。