基于滤波算法的煤矿井下定位技术研究

煤矿井下无线信道容易受到非视距和多径衰落影响,基于RSSI的定位系统误差较大,研究了一种新的井下定位算法。对卡尔曼滤波算法进行研究,抑制测距误差,建立井下信道模型;提出一种协调器节点选取最优参考节点组的方法,利用信道模型和加权最小二乘法确定移动未知节点位置信息;进一步通过扩展卡尔曼滤波算法求精数据,实现煤矿井下矿工及设备的实时定位。井下巷道实验表明,该算法误差控制在3 m以内,提高了定位精度,增强了定位系统的可靠性,可用于煤矿井下定位。     

基于RSSI的煤矿井下巷道定位技术误差分析

煤矿井下定位系统的定位精度有限,为进一步提高矿井安全生产水平,及时且客观地获知人员和机车的位置,需对系统的定位误差情况有所掌握。煤矿井下多为巷道,人员和机车也多在巷道中活动,锚节点一般多布置在巷道一侧,根据盲节点必在巷道中的先验信息,以及实验得到并经最小二乘法修正的测距参数,对基于接收信号强度(RSSI)模型的井下巷道定位系统及定位误差进行了理论分析。得到系统模型中测距误差的放大倍数的分布规律,并分析测距误差对x,y方向的定位误差及最终定位误差的影响规律。仿真结果表明,相同的测距误差在不同的定位区域表现出了非均匀的目标定位误差分布,这对煤矿安全生产和管理都非常重要,而且能够对煤矿井下巷道定位系统的建设提供帮助和指导。结合井下巷道具体尺寸,数值计算得到测距误差对人员和机车定位的误差最大值,这将能够帮助煤矿事故中实施有效的安全救援工作。     

一种基于非视距鉴别加权拟合的矿井超宽带定位方法

为减小因非视距带来的定位误差,提出一种基于非视距鉴别加权拟合的矿井超宽带定位方法,该方法首先进行非视距鉴别,鉴别的原理是比较视距情况下距离测量值的概率密度函数与非视距情况下概率密度函数的接近程度,并将两者的接近程度用于确定非视距加权因子,加权因子反映了非视距和视距参考结点在位置估计中所占的比重,然后提出一种新的加权因子最小二乘法定位方法,通过模拟仿真试验对提出的方法进行验证,实验结果表明该方法可以达到较高的定位精度。     

煤矿井下基于RSSI的多维标度定位算法

针对煤矿井下环境复杂多变,受限无线信道容易受到非视距、多径衰落及人为因素的影响,导致指纹匹配技术定位算法误差较大,提出了一种基于RSSI的多维标度定位算法。该算法根据井下巷道信号传播模型测距构建相异性矩阵,利用多维标度法计算节点相对坐标,通过平面四参数模型转换为移动节点的绝对坐标,引入粒子群算法优化节点位置坐标,实现对井下移动目标的实时定位。对比试验表明,优化后的节点定位精度有了明显的提高,满足低成本定位系统的需求。     

基于UWB技术的煤矿精确定位系统

基于ZigBee技术的定位系统定位误差大，不能满足智能化建设需求，提出一种基于超宽带（UWB）技术的煤矿精确定位系统。分析非对称双边双程测距（DS-TWR）的时间测距算法的定位原理，结合煤矿巷道属于狭长的空间环境特点，采用单个读卡分站实现精确定位和行走方向判断。实验结果表明，该系统定位精度误差小于30 cm，无线通信距离半径大于400 m，能够满足当前煤矿人员定位的精度要求。     

用于矿山等极端环境中的高精度定位算法

高精度室内定位技术在矿山、建筑、施工等多种极端环境下都有需求。基于超宽带通信(Ultra Wideband,UWB)的室内定位技术能够提供较高的定位精度,但超宽带信号易受到障碍物的干扰,并且在类似矿山等极端环境中,障碍物不可避免。因此,超宽带非视线传输(Non-Line-of-Sight,NLoS)测距成为当前的一个研究热点。当前研究大多集中在识别和消除非视线传输对超宽带测距的影响上,实际应用中,大多数情形下超宽带信号根本无法穿透障碍物,会导致定位标签只能够与2个或1个信标节点通信,但完成三边定位至少需要3个信标节点。为此,提出了一种基于目标行为分析的定位算法,该算法能够在短时间内仅剩余一个信标节点与标签通信时,也可实现高精度定位。该算法以超宽带通信为基础,使用信号飞行时间(Time of Flight,TOF)算法测距并定位。通过分析信号正常时的目标运动轨迹来判断其速度和方向,当信号不正常时(可通信的信标节点减少),可利用预测的速度和方向参数来实现辅助定位。将该算法部署在一个基于超宽带定位的系统中进行了测试,结果表明:当能够与标签通信并完成TOF算法的信标节点数量少于3个时,基于NLoS传输识别和消除的算法无法完成定位,而基于目标行为分析的定位算法依然能够实现定位,在单信标节点区域的平均定位误差为0.93 m,最大误差为1.41 m,在2个信标节点测距的区域,平均定位误差为0.64 m,最大误差为1.2 m。     

基于TOA的无线定位技术及应用

简单介绍了井下人员定位系统,从理论上分析研究了基于TOA的定位方案,提出了利用传输延时测量距离原理及关于时间测量的误差模型,详述了基于TOA的定位原理及采用的误差消除技术,讨论了TOA定位技术及LSE定位算法的应用,分析了测距误差对定位误差的影响。仿真结果显示测距误差增大定位误差随着增大,通过增加参考结点的数量改善定位误差。     

基于UWB与指纹定位的矿井移动目标TOA定位算法

针对煤矿井下人员、设备等目标的定位易受非视距传播时延影响,导致定位精度低、实时性不高等问题,提出了一种基于超宽带（UWB）与指纹定位的矿井移动目标到达时间（TOA）定位方法。首先,采用双程双向测距（DS-TWR）方式测量定位基站与待测目标之间的距离,构建Chan算法估算待测目标的坐标;其次,利用Taylor公式对Chan算法的定位结果进行迭代更新,抑制矿井巷道中非视距（NLOS）延时误差;最后,依次采集特定点距离指纹构建指纹库,引入改进的算术优化算法优化最小二乘支持向量机（AOA-LSSVM）模型估计待测目标位置的横、纵坐标误差,结合Chan-Taylor算法定位结果 进行误差补偿,得到待测目标的最优位置估计。试验结果表明：所提出的算法在视距（LOS）环境下的静态试验和动态试验中定位精度相较于Chan-Taylor算法分别提升了18.63%、63.79%;在NLOS环境下的静态试验和动态试验中定位精度相较于Chan-Taylor算法分别提升了82.40%、56.78%,可满足目标在矿井下高精度的定位要求。     

基于测距值二次重构的弯曲巷道目标定位方法

在矿井地下巷道环境下,多径效应和非视距信号会造成TOA测距精度大幅下降。针对这一问题,在研究井下巷道扩频测距偏差产生机制的基础上,发现非视距信号与视距信号在接收端有相似的时延统计规律,据此,提出了一种适用于弯曲巷道的基于测距值二次重构的定位方法,由于矿井巷道的位置、走向是已知的,为巷道内移动目标的位置估计带来了许多有利的空间约束,因此,方法充分利用了巷道的位置信息,首先对弯曲巷道的NLOS测距值进行第1次重构以获得移动目标与相应基站直线距离的估计值,利用此重构值建立观测方程;接着第2次重构将观测方程的解点投影到巷道空间,获得位置估计点;最后,设计卡尔曼滤波器进一步优化位置估计点的定位精度,从而实现在更为一般的曲线巷道下的定位。仿真结果表明,方法在平均曲率为0～0.30的弯曲巷道中具有较为理想的定位精度;进而在平均曲率为0.192的某地铁人行弯曲通道所做的实测实验显示,方法定位均方根误差为0.891 m,误差累积分布理想,适用于井下人员精确定位。     

基于非视距鉴别的井下精确定位技术研究

针对煤矿井下动目标精确定位系统定位精度低且受非视距条件限制严重的问题,研究信号飞行时间TOF和信号接收强度指示RSSI定位算法的特点及其技术局限性,提出利用已知的锚节点之间的距离,通过TOF和RSSI方法分别得到2组盲节点到2个锚节点的距离比公式的方法,并根据时间差和接收信号强度差分别进行测距运算,以提高定位精度;研究TOF算法和RSSI算法对非视距条件的敏感性,发现RSSI算法对非视距条件的敏感性明显高于TOF方法,并以此作为鉴别非视距条件的依据,通过仿真和试验方法表明,该方法可以得到小于5 m的精确定位误差。     

影响横轴式掘进机截割机构振动特性的因素分析

在横轴式掘进机截割机构横向截割的刚体动力学模型基础上,利用计算机模拟方法获得其在不同参数下的振动特性曲线,并分析了截割头质量、悬臂质量、液压系统刚度及阻尼变化对掘进机截割机构振动特性的影响,为研究横轴式掘进机的振动特性,改进机器设计创造了条件.     

合同与侵权责任竞合时诉讼请求权的选择

合同责任与侵权责任是民事法律关系中两种重要制度，二者的构成要件不同，责任承担方式不同。当发生合同责任与侵权责任竞合时，如何选择适当的诉讼请求权，具有十分重要的意义。     

煤中镜质组反射率的测定

介绍了煤中镜质组反射率的测定原理及在测定过程中应注重的问题,从镜质组富集程度的差异性、样品处理、镜质组颗粒鉴别、测试条件和技术方法等方面探讨了其反射率测定的影响因素,并概括论述了煤中镜质组反射率在生产实践中的确定煤级、指导炼焦配煤等实际应用。     

混联二自由度机械臂的运动学研究

提出了一种混联机械臂,该机械臂是串并联混合机构,具有串联机构工作空间大和并联机构承载能力高的优点,可以实现较大活动空间内对重物的搬运仓储。对该机械臂进行了自由度分析,得到该机械臂的自由度为2,具有平面内的一个移动和一个转动自由度。基于几何解析法分析了该机构的运动学正反解,并且给出了5组正反解分析数值算例,验证了正反解分析的正确性。     

复杂管类零件空间尺寸加工误差分析

介绍某柴油机排气过渡管的加工工艺,分析空间尺寸较多的复杂管类零件的加工工艺及角度误差对空间尺寸的影响。通过角度在公差范围内的微量调整,解决了排气过渡管由于毛坯铸造及加工时找正存在的误差而造成气口处壁厚不均的问题。     

光学经纬仪检定方法误差分析

分析了光学经纬仪检定方法中产生的误差的来源和大小。     

矿柱流变对采空区顶板稳定性的影响

为研究岩石流变特性对采空区长期稳定的影响,基于Reissner厚板和流变力学理论构建了矿柱-顶板流变力学模型,并推导出顶板沉降位移关于流变时间的关系式;依据不同边界条件将顶板破坏过程划分为固支、固支-简支、简支和内部破坏四个阶段。研究结果表明:所建立的流变力学模型可用于对采空区稳定时间的预测,并为采空区及时处理提供参考。     

颗粒在震荡分离过程中的动力学研究

在对颗粒物理化学性质研究和受力分析基础上,研究了片状硅片和多面体玻璃混合颗粒在震荡分离过程中的动力学规律。开展颗粒震荡分离过程动力学研究对退役光伏组件回收中优化硅玻分离设备结构和工艺参数等具有重要意义。     

某高速公路岩石单轴抗压强度结果的不确定度评定

依据JTG E41—2005《公路工程岩石试验规程》,结合工程项目实例,对岩石单轴抗压强度进行了试验,对试验结果采用JJF 1059—2012《测量不确定度评定与表示》进行分析与评定,了解测试中造成误差的因素,结果显示影响该项目单轴抗压强度试验的主要因素来源于样品的不均匀性和压力试验机的测量。