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基于TDOA和AOA的煤矿井下三维定位方法研究

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简介:
本研究探讨了一种结合到达时间差(TDOA)与角度(AOA)技术的新型煤矿井下三维定位方法,旨在提高矿工救援及安全管理中的位置追踪精度。通过优化算法实现高可靠性、低延迟的目标定位,为保障地下作业安全提供关键技术支撑。 为解决煤矿井下现有定位算法精度不足的问题,并考虑到井下的特殊环境条件,提出了一种基于TDOA(到达时间差)和AOA(到达角度)的三维定位算法。该算法通过巷道中的传感器基站测量未知节点发出信号的时间差及不同基站之间的相对角度来确定位置信息。结合这些数据与各基站已知的位置坐标,可以精确计算出未知节点的具体坐标。仿真结果表明,这种基于TDOA和AOA的组合方法能够有效减少噪声干扰和随机误差的影响,从而提高定位精度。

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客服
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  • TDOAAOA
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    本研究探讨了一种结合到达时间差(TDOA)与角度(AOA)技术的新型煤矿井下三维定位方法,旨在提高矿工救援及安全管理中的位置追踪精度。通过优化算法实现高可靠性、低延迟的目标定位,为保障地下作业安全提供关键技术支撑。 为解决煤矿井下现有定位算法精度不足的问题,并考虑到井下的特殊环境条件,提出了一种基于TDOA(到达时间差)和AOA(到达角度)的三维定位算法。该算法通过巷道中的传感器基站测量未知节点发出信号的时间差及不同基站之间的相对角度来确定位置信息。结合这些数据与各基站已知的位置坐标,可以精确计算出未知节点的具体坐标。仿真结果表明,这种基于TDOA和AOA的组合方法能够有效减少噪声干扰和随机误差的影响,从而提高定位精度。
  • TDOAAOA混合(2012年)
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    本文提出了一种结合到达时间差(TDOA)与到达角度(AOA)信息的混合三维定位算法,旨在提高无线传感器网络中的定位精度。通过实验验证了该方法在复杂环境下的有效性及鲁棒性。 基于Chan算法,提出了一种改进的到达时间差(TDOA)和到达角(AOA)混合三维定位算法。该方法的核心在于将二维空间中的Chan算法扩展至三维环境,并通过在TDOA误差方程组中加入AOA误差方程,形成一个非线性方程组来解决三维定位问题。为了克服二值根模糊性的挑战,首先运用加权最小二乘法(WLS)获取初始位置估计;随后根据所得到的初始解的相关特性,并借助约束加权最小二乘(CWLS)算法进行修正处理,以进一步优化该估计结果;最后通过计算拉格朗日因子来确定最终的位置定位。仿真测试表明,相较于直接将二维空间中的Chan算法应用到三维问题上,本方法具有明显的优势。
  • TDOAAOA联合(2010年)
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    本文提出了一种结合时差测距(TDOA)与角度-of-arrival(AOA)技术的创新性室内定位方法,有效提升了定位精度。 针对地面辐射源目标的定位问题,提出了一种TDOA/ AOA联合定位算法。该方法将一个传感器放置在地面上的一个固定平台上,测量辐射源相对于此传感器的方位角与俯仰角;同时,在另一个运动平台上的传感器根据不同时间点获取不同的时差量测值,并据此建立求解目标位置估计值的最小二乘法模型。仿真结果显示:该算法能够显著提高系统的定位精度,尤其是在使用更多TDOA测量数据的情况下,其定位准确度会进一步提升。
  • TDOA
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    本论文聚焦于时差定位技术(TDOA),深入探讨并优化了其在无线传感器网络中的应用算法,旨在提高定位精度与效率。 无线传感器网络可以视为由数据获取网路、数据分布网络以及控制管理中心三部分构成的系统。其主要组成部分是集成了传感器、数据处理单元及通信模块的节点设备,这些节点通过自组织协议构建一个分布式网络,并将采集的数据经过优化后通过无线电波传输至信息处理中心。因此,该系统的最关键部位在于节点上的传感器,它的应用范围广泛面向广大用户和各类科技创新领域,其核心功能是为用户提供可靠、准确且实时的研究数据。 作为连接这个“核心”与“关键”的纽带,定位技术的重要性不言而喻。本段落首先回顾了无线传感器网络的发展历程,并研究它所能实现的各种功能;结合国内外在组网方式等各个领域的研究成果现状进行分析,在此过程中确定了研究方向;最终通过深入探讨选择了定位算法作为突破口,从而推动后续的研究工作进一步展开。
  • Chan算TDOA1
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    本研究提出了一种改进的Chan算法应用于TDOA(到达时间差)的三维定位技术,提高了复杂环境下的定位精度和效率。 随着移动通信技术的进步,对移动设备的精确定位需求日益增加。TDOA(到达时间差)定位方法因其低复杂度及易于实施的特点而受到广泛关注。此方法通过测量从移动终端到多个基站信号传输的时间差来计算终端位置,并将这些时间差转换为距离信息以解非线性方程组。 二维 TDOA 定位算法已被广泛应用,但在城市环境中考虑建筑物高度和空间分布时,三维定位变得至关重要。基于 Chan 算法的改进版本旨在提供更精确的位置数据。Chan 算法使用双最小二乘法(WLS),在测量误差较小的情况下可实现较好的定位性能;然而随着误差增加,其效果会下降。 为了提高精度,研究中引入了 Kalman 滤波技术。Kalman 滤波是一种高效的动态数据处理方法,在存在噪声和不确定性时特别有用,可通过连续估计系统状态来减少测量误差对定位结果的影响。通过该滤波器可以获取更准确的终端与基站之间的距离差值,从而提高定位精度。 在三维空间中,解决四个未知量(x, y, z 位置及时间戳 t)的问题变得更加复杂,因为仅有三个 TDOA 测量值不足以提供足够的信息。为了解决这个问题,通常需要额外的信息如高度数据或第四个 TDOA 测量值。此外,在三维空间中多路径效应和遮挡可能进一步增加定位难度,因此需要更高级的技术来补偿这些问题。 仿真结果表明,结合 Kalman 滤波优化的三维 Chan 定位算法显著提升了三维定位精度。这种改进方案对于商业客流分析、安全监控及紧急救援服务等要求高精度三维定位的应用具有重要实用价值。 总的来说,本段落提出了一种基于 Chan 算法和 Kalman 滤波技术的 TDOA 三维定位解决方案,旨在满足移动设备在复杂城市环境中的精确定位需求。通过改进算法并利用滤波技术可以有效减少测量误差及非线性带来的定位不准确性问题,并为未来移动通信网络提供更精确的服务支持。这项研究工作也为移动定位技术的发展提供了新的思路和方法,对未来移动通讯服务的改善具有积极意义。
  • TDOAAOA联合及其应用
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    本文探讨了TDOA(到达时间差)和AOA(到达角)相结合的定位技术,提出了一种新的联合定位算法,并深入分析其在不同场景下的应用前景。 TDOA/AOA定位的扩展卡尔曼滤波定位算法是一种利用时间差测距和角度测角技术结合扩展卡尔曼滤波方法进行位置估计的技术。这种方法通过改进卡尔曼滤波器来适应非线性系统,从而提高定位精度和鲁棒性。
  • WSN人员系统
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    本研究探讨了利用无线传感器网络(WSN)技术在煤矿环境中实现高效、可靠的人员定位系统的方法和应用,旨在提升矿井作业的安全性和管理效率。 为了提高煤矿井下救援的及时性和效率,设计了一种矿井人员定位系统。传统的基于RFID技术的井下人员定位系统由于安装成本高以及通信距离短的问题,无法实现对井下无线信号区域的全面覆盖,从而不能很好地完成煤矿井下人员的全方位精确定位任务。随着无线通讯和无线传感网络技术的发展,利用WSN(无线传感网络)技术重新设计人员定位系统大大提升了煤矿数字化安全管理的能力。
  • TDOA延迟.rar_TDOA_tdoamatlab_TDOA matlab_
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    本资源包含TDOA(时差)算法及其在三维空间中的应用研究,重点在于使用MATLAB实现精确的三维位置定位。适合对无线传感网络和定位技术感兴趣的学者和技术人员参考学习。 三维时间延迟TDOA定位算法的仿真在MATLAB平台上进行。
  • 无线传感器网络在人员系统实现
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    本研究探讨了无线传感器网络技术在煤矿井下人员定位系统的应用,旨在提高矿工安全及紧急情况下的救援效率。通过先进的WSN技术优化人员追踪与监控机制,确保矿山作业的安全性与高效性。 无线传感器网络技术在煤矿井下人员定位系统中的应用是现代矿业安全与监控技术的重要发展方向。随着矿业信息化程度的不断提升,有效监控井下人员的位置并确保其安全变得越来越重要。本段落将详细介绍无线传感器网络技术在煤矿井下人员定位系统中的应用研究及实现过程。 文章概述了几种常见的煤矿井下定位系统,包括它们的特点和使用的技术。常见的煤矿井下定位系统包括基于射频识别(RFID)技术的系统、基于无线传感器网络(WSN)的系统以及全球定位系统(GPS)。每种技术都有其独特的优势和局限性。例如,GPS技术能够提供准确的定位信息,但因为信号穿透性差,难以应用在井下复杂的环境中。而RFID技术则以其成本低廉、布置简便而被广泛应用。 在此基础上,文章对无线传感器网络技术进行概述。无线传感器网络由众多具有感知、计算和通信能力的微型无线传感器节点组成,这些节点能够感知环境信息,并通过无线通信在节点间传递数据,实现覆盖范围内的信息收集和处理。在煤矿井下人员定位系统中,无线传感器网络可以被用来实时监测井下人员的位置和活动状态,从而为井上管理人员提供准确、及时的监控信息。 文章提出的基于无线传感器网络的井下人员定位系统设计与实现涉及以下几个关键技术点: 1. 传感器节点与定位技术:系统中的传感器节点通常由微控制器、无线通信模块和能源模块构成。定位技术包括基于信号强度指示(RSSI)的定位技术和基于时间差的定位技术(TDOA)。RSSI定位技术利用信号强度与距离之间的关系进行定位,而TDOA则通过测量从发射点到不同接收点的时间差异来确定位置。 2. 无线通信协议:在井下复杂的环境中,无线通信协议的稳定性至关重要。常见的无线通信协议包括ZigBee、蓝牙(Bluetooth)和2.4GHz工业、科学与医疗频段等。ZigBee因其低功耗、低速率及近距离通信特性,在传感器网络中广泛应用。 3. 网络拓扑结构:无线传感器网络的布局通常采用星形、树形或网状等拓扑形式。在煤矿井下定位系统中,网状拓扑由于其广泛的覆盖范围和强大的容错性而受到青睐。 4. 能源管理:考虑到井下的特殊工作环境,有效的能源管理系统对于延长节点使用寿命至关重要,从而降低维护成本并确保系统的持续运行。 5. 安全与隐私保护:在无线传感器网络中实施安全机制以防止未经授权的数据访问及篡改尤为重要。同时还需要采取措施来保障井下人员的个人隐私不被泄露。 文章提到的关键技术和实现要点包括: - RFID技术:利用射频识别进行井下人员的身份确认和追踪。 - ZigBee技术:一种近距离、低复杂度、低成本且数据传输速率较低的技术,适用于无线传感器网络中的应用。 - LEACH协议:用于组织节点并优化能量消耗的自适应层次化聚类算法,在无线传感网中得到广泛应用。 根据文章描述,系统实现的具体过程可能涉及如Atmega128L微控制器、CC2420无线收发器模块以及JDL12232F显示屏等硬件组件。此外还可能会使用到服务器软件来存储和处理数据。 本段落的研究成果不仅丰富了无线传感器网络在矿业领域的应用,也为煤矿井下人员定位系统的设计与实现提供了理论指导和技术支持。未来研究可以探索如何通过改进技术及算法提高系统的精确度和可靠性,从而为矿山安全生产提供更有力的技术保障。
  • AOATDOA无线传感器网络协同
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    本研究提出了一种结合角度-of-arrival(AOA)和时差-of-arrival(TDOA)技术的创新方法,用于提升无线传感器网络中节点的三维定位精度。通过优化算法设计,有效解决了传统TDOA在复杂环境下的局限性,并增强了系统的鲁棒性和准确性。该方案对于实现精确室内定位、智能监控及物联网应用具有重要意义。 基于AOA(角度-of-arrival)和TDOA(到达时间差)的无线传感器网络三维联合定位算法是一种结合了两种技术优势的方法,用于提高无线传感器网络中的目标定位精度。该算法通过综合利用信号的角度信息及不同接收点间的时间延迟来实现精确的目标位置确定,在复杂环境中具有较高的应用价值。