巷道中无线多频道精确测距方法的研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:penghong97
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完善的无线通信系统在巷道受限空间中非常重要,其中精确度高、稳定性强的定位系统可以保证巷道中人员和设备的安全,提高工作效率。考虑成本,巷道中无线精确定位多采用与距离有关的定位;先测距,然后定位,所以测距的精度和准确性会直接影响定位的精度。巷道中无线传播具有特殊性,巷道空间狭长,巷道壁以及周边物体会引起无线信号发生反射、散射和衍射等现象,多径效应显著,使得到达接收机时电磁波的幅度不平稳,某些区域产生很大的深衰落。由于以上原因RSSI测距精度具有很大的偏差,基于RSSI(接收信号强度)传统定位方法在巷道中的应用受到了限制。本文主要针对巷道中RSSI测距偏差大的问题,提出采用多频道补偿方式提高RSSI测距精度。首先,论文分别对巷道的近距离和远距离的无线信号深衰落特点进行分析。近距离采用射线跟踪法,远距离分析则采用波模理论。深衰落的位置与幅度受天线位置、巷道尺寸、以及信号频率等因素影响。通过理论仿真证明信号频率的微变会引起深衰落区位置的变化。针对该发现,论文利用CC2530 Zig Bee无线模块在实验楼走廊中模拟巷道进行了实验,实验结果也证明了Zig Bee不同频道的深衰落位置会有较小程度的偏差。最后,利用以上结论,论文提出了多频道补偿精确测距方法。论文采用三个频道的RSSI数据对深衰落区进行补偿,先利用高斯滤波对各频道进行处理,然后通过求导方式确定需补偿的频道,再采用卡尔曼对该频道进行预处理,最后通过求均值方法补偿。通过仿真和实际实验,对单频道和三频道补偿算法测距误差进行对比分析,结果表明,多频道补偿算法测距误差比单频道要小,测距精度从4m降到2m。
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