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为改善并最终解决我国煤炭开采技术落后,煤矿安全事故多的问题,本文通过对国内外煤矿井下安全技术和设备的对比研究,首先确定了以无线传感器网络构建井下人员定位系统这一目标,并选择了适合煤矿井下环境通信及定位的Zigbee无线通信技术作为本文的技术基础。 本文通过对无线传感器网络中的节点定位算法机理和性能的分析,结合对煤矿井下定位环境的理解,阐明了在井下环境中非测距定位算法的优势。通过对现有非测距定位算法的研究和改进,提出了一种基于Zigbee的热点簇中心定位算法(HCCS)。本算法是以节点接收信号强度指标(RSSI)为定位依据的一种分布式非测距定位算法,具有硬件依赖低、计算复杂度低、精确性高等优点,并以一系列仿真结果客观的分析和证明了HCCS的优势。 本文还通过对现有各大厂商的Zigbee定位解决方案的分析,最终确定以Ti公司的CC2430/CC2431芯片为核心建立定系统。经过对CC2430/CC2431硬件结构和Zigbee协议的分析,分别设计定位系统中的信标节点、移动节点和协调器节点,并为它们分别设计了系统软件,从而实现了基于Zigbee的人员定位网络。还通过对节点布设评价指标的分析,结合节点覆盖模型和能量消耗理论,给出了基于Zigbee的井下人员定位系统节点布设的原则。