井下人员定位

摘要： 为改进井下WLAN人员定位系统中位置指纹数据库的特征提取及在线定位匹配性能,提出了自适应核主成分分析(Adaptive Kernel Principal Component Analysis,AKPCA)算法。AKPCA算法将最优AP选择算法与核主成分分析(Kernel Principal Component Analysis,KPCA)算法相结合,使本征维数的计算具有一定的子区域自适应性,有效改善了KPCA算法中使用最大似然估计法求解的本征维数对于区域划分后的位置指纹数据库过于单一的问题。最优AP选择因子能够根据区域中AP信号的覆盖状态在位置指纹数据库构建及区域划分后完成最优本征维数的确定。井下人员定位试验结果中,AKPCA算法在各子区域本征维数的计算精度上要优于KPCA算法,且在定位误差为4 m时的置信概率达到了近100%,高于KPCA算法的91.4%。而在定位过程的内存占用对比方面,AKPCA算法的平均内存使用为0.832 GB,要优于KPCA算法的1.278 GB和其他位置指纹匹配算法。综上,AKPCA算法不仅在定位精度上要优于其他特征提取算法,同时也能够有效减少定位系统在线定位过程中的资源消耗。在未来的研究中,将致力于进一步改善区域划分后的井下定位精度。

摘要： 提出了一种基于改进极限学习机(ELM,extreme learning machine)神经网络的煤矿井下人员定位算法,针对测距模型易受井下复杂环境干扰,无法准确测距的问题,选用基于指纹的位置匹配模型;使用极限学习机将指纹和位置进行匹配,选用改进鲸鱼优化算法(IWOA,improved whale optimization algorithm)选取ELM合适的输入权值和隐含层阈值,以提高定位精度。在定位的在线阶段,将新的指纹数据代入带动态权值因子的在线顺序极限学习机(DOS-ELM,dynamic weight factor online sequential extreme learning machine)模型对定位模型进行动态调整,以克服电磁传播环境变动使定位结果产生的误差;仿真实验结果表明,该模型的定位误差在1.5 m以内的置信概率为72%,平均定位误差为1.64 m,与其他算法的实验结果相比,文章算法鲁棒性强,定位精度高。

摘要： 针对井下高实时性、高精度的人员定位需求,研究了基于超宽带(UWB)的井下人员定位算法。采用双边双向测距(DS-TWR)方式测量定位基站与定位标签的距离,该方式不需要定位基站与定位标签系统时钟同步,从源头上提高了定位精度。根据测距信息,采用加权最小二乘(WLS)算法和CHAN两种位置解算算法估算定位标签的坐标,通过静态实验和动态实验对2种算法的性能进行对比分析,并通过均方根误差和误差累计分布函数(CDF)综合评估定位精度。实验结果表明:静态实验时,CHAN算法和WLS算法的均方根误差分别为5.878 6,8.007 4 cm,CHAN算法的均方根误差比WLS算法低26.59%;动态实验时,CHAN算法和WLS算法的均方根误差分别为12.292 3,21.180 9 cm,CHAN算法的均方根误差比WLS算法低41.97%;CHAN算法的定位精度高于WLS算法,更加适用于煤矿井下人员定位。

摘要： 为了解决井下WLAN位置指纹库中噪声样本对井下人员定位精度的影响,提出了用于消减位置指纹数据库中噪声样本的基于采样间隔τ的自相关滤波算法.研究表明,虽然在同一个参考点处使用同一个采集设备在不同时刻采集到的接收信号强度(received signal strength,RSS)序列都不完全一样,但噪声样本与其他样本的RSS序列相比有着较为显著的差异值.利用这一特点,基于采样间隔τ的自相关滤波算法使用样本均值作为两个样本间波动差值的平衡参照,使得噪声样本的异常特性被放大,进而使可能存在的噪声样本更精确地被滤除.滤除噪声样本的位置指纹库能够更好地表征各参考点处的RSS分布.实验结果表明,以90％置信概率为参照标准,使用自相关滤波后的位置指纹样本分别进行静态和动态人员定位的定位误差为3m和3.5 m,比使用原始位置指纹样本的定位误差分别减小了lm和0.5 m.

摘要： 传统的行人航位推算(PDR)算法用于井下人员定位时,因步频检测、步长估计和航向估计阶段的姿态累计误差导致定位误差逐渐增大,而常用的零速校正、航向漂移消除、步态信号优化等误差修正方法无法改变PDR算法的固有缺陷,定位精度有待提高.提出采用改进的峰值检测法实现PDR算法中步频检测,基于深度循环神经网络(RNN)实现步长估计.将改进的PDR算法用于井下人员定位:首先采用手机加速度传感器、陀螺仪、磁力计获取行人运动数据;然后采用改进的峰值检测法获取固定时间间隔内的平均步频,与时间间隔、加速度及加速度方差作为特征输入训练后的深度RNN模型进行步长估计;最后结合估计的航向角预测人员当前位置.试验结果表明,改进的井下人员定位PDR算法对测试集数据的预测相对误差为5.9％,对实际测试路线的定位相对误差为1.6％?3.9％,小于传统PDR算法定位误差,有效提高了井下人员定位精度.

摘要： 针对现有的煤矿人员定位系统定位精度较差、抗干扰能力较弱等问题,提出了一种基于超宽带无线通信技术的定位系统,改进TWR测距算法及硬件电路设计,通过仿真实验验证其可靠性。研究表明:当前使用的煤矿井下人员定位系统定位精度50 m,该定位系统定位精度达到0.8 m,误差范围具有显著的提升;电路设计时加入拨码开关,可以支持至少200人同时定位。该定位系统满足煤矿用人员定位系统的规定及标准。

摘要： 针对现有的煤矿人员定位系统定位精度较差、抗干扰能力较弱等问题,提出了一种基于超宽带无线通信技术的定位系统,改进TWR测距算法及硬件电路设计,通过仿真实验验证其可靠性.研究表明:当前使用的煤矿井下人员定位系统定位精度50 m,该定位系统定位精度达到0.8 m,误差范围具有显著的提升;电路设计时加入拨码开关,可以支持至少200人同时定位.该定位系统满足煤矿用人员定位系统的规定及标准.

摘要： 一直以来,政府都高度重视煤矿安全生产,因此煤矿企业必须建立井下人员定位系统.该系统既支撑日常安全作业管理,又能在应急情况下准确掌握受困人员的精确位置,迅速采取救助举措,提高救援工作效率.本文通过研究现有定位系统和技术,基于井下定位系统的应用现状,提出5G定位解决方案,提高煤矿井下安全生产管理的信息化.

摘要： 井下精确人员定位系统的定位精度受非视距误差和时钟误差的影响,目前系统多采用基于卡尔曼滤波的定位方法来减小误差,但当测量数据出现粗大误差时定位精度不高.针对该问题,提出了一种基于灰色预测模型的井下精确人员定位方法.携带标志卡的人员进入定位读卡器覆盖范围时,定位读卡器通过无线定位技术计算出标志卡与读卡器之间的测量距离,并将测量距离存储至数据缓存区;根据数据缓存区内的测量距离,采用GM(1,1)模型计算出下一时刻标志卡与读卡器之间的预测距离;当该预测距离的预测精度等级为优,且与测量距离之差超过误差判断阈值时,用该预测距离替代测量距离,实现对测距误差的优化补偿.测试结果表明,该方法不受测距误差影响,当测量距离存在粗大误差时,该方法的定位精度明显优于基于卡尔曼滤波的定位方法.

摘要： 目前,煤矿井下普遍存在入井人员管理困难,管理人员难以及时掌握井下人员的动态分布及作业情况,一旦事故发生,对井下人员的抢救缺乏可靠信息,抢险救灾、安全救护的效率低。通过对兴阜煤矿人员考勤管理系统进行了调研与分析,对当前的定位技术进行了研究,提出了一种以RFID为核心,以CANbus通信网络为纽带的煤矿井下人员定位系统。引入和运用煤矿井下人员定位系统,工作人员佩戴的电子标签通过井下监控节点向监控中心传送他们的位置信息,实时掌握每个人在井下的位置及活动轨迹。这将对兴阜煤矿的安全生产有积极作用,能在一定程度上缩短搜寻时间、减少人员伤亡,并及时救护。平时,上传的位置信息也可以用做工作人员的考勤记录。

摘要： 非煤矿山安全事故发生后,由于很难定位井下人员位置,导致安全搜救工作效率差,对人员、财产造成了极大的损失.针对这一问题和井下作业环境的特点,本文提出了应用射频识别技术实现非煤矿山井下人员定位的理论和方法,介绍了该系统的组成和功能以及所采用的关键技术.实验表明,这种方法是成功的、可行的.

摘要： 融合了传感器技术，信息处理技术和网络通信技术的无线传感器网络已经成为国内外研究的热点。本文结合基于ZigBee的无线传感器网络技术给出了读卡器的设计方案，完成了对井下人员分布情况的定位。

摘要： 本发明公开了一种井下人员定位救援系统及定位方法，特点是它包括由多个沿矿道布置的无线监测节点组构成的无线监测节点网络和矿工随身佩带的无线跟踪器，无线监测节点组由分别设置在矿道的两侧和顶部三个无线监测节点构成，优点是无需事先已知井下地理信息，利用井下无线网络自动构建矿工、无线监测节点自动三维定位系统，无需增加有线电缆，就能随时监测矿工的具体位置，并在矿难发生时，通过无线监测节点网络迅速准确地计算出受困矿工的位置，更好的保障了矿工的人身安全。

摘要： 本发明公开了一种基于RSS和TOA互补的煤矿井下人员定位系统及定位方法，属于矿井监控与通信领域。利用定向天线确定人员方向、在RSS方法精确度高但TOA方法可能无法检测的区域采用RSS方法检测人员定位读卡器和识别卡的距离信息，其他区域采用精确度更高的TOA方法检测距离信息，利用固定处理时延、收发两端多次信号收发的方式，消除即使设备存在的计时误差，生成并输出包括煤矿井下工作人员身份信息在内的定位信息，实现煤矿井下人员精确定位。本发明能够在减少定位设备、减小定位密度的情况下消除了RSS方法在巷道内被测距离较远时误差大和TOA方法在巷道内被测距离较近时存在漏读的问题，实现煤矿井下人员精确定位。

摘要： 本发明公开了一种用于煤矿井下的人员定位系统及方法。本系统包括设在井上的地面监控中心，设在井下的传输基站，多个网关节点，光纤，总线，多个信标节点，多个移动节点，应用于井下的设备均是本质安全型的。本方法是一种基于BP神经网络的非测距APIT的井下人员定位方法，根据井下巷道的结构部署信标节点，在训练阶段，通过训练生成利用信标节点构成的三个相交三角形的外接圆两两相交的交点坐标，在数据库中进行存储，在定位阶段，根据PIT测试系统测试，得到未知节点的粗略位置，与数据库中的信息比较并在相应的坐标位置部署移动节点，利用PIT测试系统测试，进行精确定位。本发明方法定位精度高、计算量小、受信标节点的密度影响小。

摘要： 本发明公开了一种基于TOA技术的煤矿井下人员定位系统定位精度评价方法，属于矿井监控与通信领域。系统精度评价由系统静态精度和系统动态精度共同决定。系统静态精度决定于系统中实现TOA的时间测量的计时器时间分辨率、处理器频率以及系统误差。系统动态精度决定于定位巡检周期和被定位人员的位移速度。本发明针对系统定位技术、设备物理性能，实现了基于TOA技术的煤矿井下人员定位系统定位精度的全面评价，为系统设计提供相关的指导。

摘要： 本发明公开了一种井下人员定位救援系统及定位方法，特点是它包括由多个沿矿道布置的无线监测节点组构成的无线监测节点网络和矿工随身佩带的无线跟踪器，无线监测节点组由分别设置在矿道的两侧和顶部三个无线监测节点构成，优点是无需事先已知井下地理信息，利用井下无线网络自动构建矿工、无线监测节点自动三维定位系统，无需增加有线电缆，就能随时监测矿工的具体位置，并在矿难发生时，通过无线监测节点网络迅速准确地计算出受困矿工的位置，更好的保障了矿工的人身安全。

摘要： 本发明公开了一种基于TOA技术的煤矿井下人员定位系统定位精度评价方法，属于矿井监控与通信领域。系统精度评价由系统静态精度和系统动态精度共同决定。系统静态精度决定于系统中实现TOA的时间测量的计时器时间分辨率、处理器频率以及系统误差。系统动态精度决定于定位巡检周期和被定位人员的位移速度。本发明针对系统定位技术、设备物理性能，实现了基于TOA技术的煤矿井下人员定位系统定位精度的全面评价，为系统设计提供相关的指导。

摘要： 本发明公开了一种用于煤矿井下的人员定位系统及方法。本系统包括设在井上的地面监控中心，设在井下的传输基站，多个网关节点，光纤，总线，多个信标节点，多个移动节点，应用于井下的设备均是本质安全型的。本方法是一种基于BP神经网络的非测距APIT的井下人员定位方法，根据井下巷道的结构部署信标节点，在训练阶段，通过训练生成利用信标节点构成的三个相交三角形的外接圆两两相交的交点坐标，在数据库中进行存储，在定位阶段，根据PIT测试系统测试，得到未知节点的粗略位置，与数据库中的信息比较并在相应的坐标位置部署移动节点，利用PIT测试系统测试，进行精确定位。本发明方法定位精度高、计算量小、受信标节点的密度影响小。

摘要： 本发明公开了一种基于RSS和TOA互补的煤矿井下人员定位系统及定位方法，属于矿井监控与通信领域。利用定向天线确定人员方向、在RSS方法精确度高但TOA方法可能无法检测的区域采用RSS方法检测人员定位读卡器和识别卡的距离信息，其他区域采用精确度更高的TOA方法检测距离信息，利用固定处理时延、收发两端多次信号收发的方式，消除即使设备存在的计时误差，生成并输出包括煤矿井下工作人员身份信息在内的定位信息，实现煤矿井下人员精确定位。本发明能够在减少定位设备、减小定位密度的情况下消除了RSS方法在巷道内被测距离较远时误差大和TOA方法在巷道内被测距离较近时存在漏读的问题，实现煤矿井下人员精确定位。

摘要： 本发明提出一种基于图像识别和深度信息的井下人员定位方法，包括：采集井下设备的图像；根据图像识别井下设备的设备编号；根据设备编号，获取井下设备在井下的绝对位置信息；测量井下设备相对井下人员的深度信息；根据深度信息，计算得到井下人员与井下设备的相对位置信息；根据井下人员与井下设备的相对位置信息和井下设备在井下的绝对位置信息，获得井下人员当前在井下的绝对位置信息。本发明方法不受井下高煤尘、低照度的影响，能够获得井下人员的位置信息。本发明还提出一种基于图像识别和深度信息的井下人员定位装置。

摘要： 本实用新型公开了矿井通信和安全生产领域中一种用于煤矿井下的定位安全帽设备及井下人员定位装置，该定位安全帽设备包括安全帽、定位模块、防爆外壳、编号标记区域、矿灯。该定位安全帽设备基于惯性传感器自主定位的特点，利用井下现有摄像机提供井下工作人员定位初始参考坐标，惯性传感器得到每位井下工作人员相对位置坐标，使井上管理人员实时跟踪井下工作人员位置并合理调度安排，避免煤矿井下超定员生产发生，在井下发生危险时亦可根据各个人员位置由井上管理人员通过简单高效的报警方式指挥其进行撤离或就近避险，为井下工作人员的安全提供保障。