目前大多数井下人员定位系统只能将井下作业人员在井巷中的分布情况定位在不同的作业区域,要想将井下作业区域更细致地划分,则必须大量增加检测分站,这不仅使系统投资快速增加,也将给系统的逻辑判断增大难度,可能出现更多的误判现象。如能解决在煤矿井下复杂巷道中电磁波的有效传输问题,并以此研制出一套成熟的实现对井下作业人员在井下巷道中实际位置的实时跟踪系统,是本课题重点要解决的技术难点。本课题通过比较多种目前射频测距方法,并结合煤矿井下复杂巷道的实际情况,提出基于上升沿的射频时间测距方案。进而设计并实现了基本成熟的上升沿时间差测量硬件的电路,它的理论哲学基础是:世界上没有完全一样的事物。实验室搭的电路实验表明:上升沿时间差测量电路的最小时间单位度量大多数情况为0.5nS-2nS,能满足实用的射频时间测距装置对时间精度的要求。时间差的最小时间度量单位计算是通过两个标准时间差对应的二元一次方程组求得。在系统研究电磁波调制与解调理论的基础上,设计并实现了电磁波转换上升沿信号的基本电路,它利用超高频电磁波转换后的中频信号经电压比较电路产生上升沿。实验表明超高频电磁波经上述的基本电路转换后的上升沿信号到达时间不稳定,但到达时间不稳定区域是有规律的,为提出上升沿时间稳定区合并方案奠定了坚实的基础,此方案有可能将在根本上解决基本电路的上升沿信号到达时间不稳定问题。提出了井下通信机与下位机方案,以及下位机基于区域范围与移动台通信的方案;通信方案能减少数据的通信量,使单位时间内移动台识别数增多;下位机搜索移动台的通信方案参考了动态二进制搜索算法。随着对以上问题的深入研究以及各项技术的完善和发展,寻求进一步改进方案,对井下人员定位系统的关键部分—基于上升沿的射频时间测距装置实用化有着重要的现实意义,进而以实用化的射频时间测距装置推动井下人员定位系统各个相关部分更大的发展。