井下无线定位技术：TOA, TDOA, RSS在煤矿的应用

"煤矿井下无线定位技术的研究" 在煤矿井下作业环境中，由于其特有的复杂性和恶劣条件，人员定位技术显得尤为重要，它能有效减少安全事故的风险。近年来，随着地面移动通信技术的飞速进步，诸如TOA（Time of Arrival）、TDOA（Time Difference of Arrival）和RSS（Received Signal Strength）等无线定位技术逐渐成熟，为井下人员定位提供了可能。 该研究深入探讨了井下无线信道的特性，包括时间、频率、空间选择性和相关性，通过对现有理论的分析和总结，讨论了井下无线信道在这些方面的表现。建立了基于电磁波在井下巷道中传播特点的射线传输模型，通过仿真验证了模型的有效性。这一步对于理解井下无线通信的特性和优化定位系统设计至关重要。 接着，研究对比了RSS、TOA、TDOA和AOA四种无线定位方法在井下的适用性。结果显示，RSS、TOA和TDOA方法适合用于井下人员定位。特别是，研究提出了一种结合地面TDOA定位的Fang氏算法改进的TOA定位算法——平原9.TOA算法，以及针对井下环境的TOA定位可行性分析。同时，还对TDOA定位算法进行了深入研究，通过在高斯噪声环境和非视距（NLOS）环境下进行仿真，证实了这些算法的定位性能。 此外，研究还涉及了基于LS（Least Squares）算法的混合模型和修正的对数距离损耗模型的RSS定位法。在不同的高斯误差环境和NLOS条件下进行仿真，即使在最大NLOS误差达到一定值时，基于LS的RSS定位法仍能保持一定的定位精度。 这篇论文详尽地研究了井下无线信道的特性，探索了无线定位技术在煤矿井下的应用，提出了适用于井下环境的新型定位算法，并通过Matlab仿真验证了算法的可行性和定位效果。这项工作对于提升煤矿井下人员的安全管理和应急救援能力具有重要的理论和实践意义，为未来井下无线通信和定位系统的进一步发展奠定了基础。关键词涵盖了矿井人员定位、无线定位以及信道模型等方面，表明这是一项侧重于应用研究的深度探索。