基于RFID技术的矿井人员定位监控系统研究(3)

（３）信号同步误差，

在进行ＴＯＡ估计的过程中，信号时间延迟的估计精度与估计过程中参考信号和接收信号之间的同步程度有关，即检测到的信号峰值是否为真正的峰值点，特别是对于多径传播环境下，如何在相关波形中获取较好的相关峰值点很重要。当接收信号和参考信号的同步较差时，会展宽相关波形，同时会出现较为严重的旁瓣，这些对ＴＯＡ估计的影响很大。

２．１．２对比井下现存几种定位方案

１．小灵通系统

煤炭科学研究总院南京研究所和南京普众科技有限责任公司联合开发的ＫＴｌ８煤矿井下无线通信系统，该系统是把“中国电信＂目前在全国各大中小城市中应

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用的公众通信系统ＰＨＳ系统《无线市话亦称小灵通》按“煤安标办”标准做了安全技术处理，移植延伸到煤矿井下，从而作为煤矿井下无线信息网络服务平台（即能够能同时服务地面、井下的个人无线移动通讯或生产调度系统）。该系统在实现井下通信的同时，可以实现人员定位。但利用该系统实现定位，必须在每个矿工身上配备ＰＨＳ设备，这种投入的成本将很高。同时定位技术方法的精度不是很高，井下人员的定位只能确定在一个工作平面或某一工作巷道，这样的定位精度并不能达到井下定位的需求，地面上并不能够准确知道人员的具体方位。

２．ＲＦＩＤ系统

利用矿工身上的识别卡来确定人员相应的位置。对判断的井下异常情况提示报警，并可实时查看井下人员分布情况，方便查询历史轨迹，从而预防安全问题发生，实现基于跟踪定位技术的煤矿井下安全管理的自动化。当前，有许多企业研究出不同形式的人员定位系统，相对的例子也很多，其中有上海约翰芬雷自动化系统有限公司、北京中矿华沃电子科技有限公司、济南电真空器件厂等等。

３．ＰＥＤ个人寻呼系统

ＰＥＤ系统是由传输系统、ＰＥＤ软件、ＰＥＤ接收机三部分组成。

当事故发生时，被困人员按下接收机上紧急呼叫按钮，固化在模块内的紧急呼叫信息通过其中内置天线向外发出超低频信号，环形天线感应后，反馈至发射机，经放大、调制解调生成特定信号至系统平台的监控系统，为判断被困人员生存提供信息。

ＰＥＤ系统本省不能知道人员的位置，因此发送信息只是广播，而且能发送的信息相当有限，当收到人员的紧急呼救时候，只能知道有人员发生紧急情况，并不能知道发生险情的人员在哪儿，这种方式并不适合高效搜救工作。它本身不带有定位功能，只能够完成远程通讯功能，需要借助专门的定位系统进行协助工作，而且ＰＥＤ系统本身成本非常高，需要装设几千米长的大型天线。

４．其它系统

其它的一些井下通讯系统，包括使用ＧＳＭ、ＣＤＭＡ移动终端的设备，该系统具有地面移动通信系统的所以功能及灵活调度功能，不仅用来通话，还可以用来传输数据。但是ＧＳＭ和ＣＤＭＡ等井下通讯系统只是完成了井下通讯功能，不具备定位功能。

对井下现存的几种方案的对比可以看出：使用ＲＦＩＤ进行定位是比较切合实际，具有成本低、效率高的优点。

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第２章矿井人员定位技术概述

２．２射频技术

射频识别（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，以下简称ＲＦＩＤ）ＲＦＩＤ技术是从２０世纪９０年代兴起的一项自动识别技术。它利用无线射频方式进行非接触通信，以达到自动识别目标对象的目的并获得相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣的环境。短距离的射频产品不怕油渍、灰尘等恶劣的工作环境，可代替条形码，例如用在工厂流水线上跟踪射物体。长距离的射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费和识别车辆身份等。射频识别技术最早应用于通讯控制、高速公路、桥梁的自动收费，以及安全领域。以前由于成本过高，影响了其向更广的领域拓展。近十年来，随着大规模集成电路制造工艺的不断提高，芯片的集成度越来越高，功能越来越强大，元器件封装不断减小，使得射频识别系统的成本大大降低，体积也大大减小，真正进入到实用化阶段，成为一种成熟的自动识别技术１９１１１０ｌ。

２．２．１什么是ＲＦＩＤ

射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称【１２】，每秒变化小于１０００次的交流电称为低频电流，大于１００００次的称为高频电流，而射频就是这样一种高频电流。在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，被称为电磁波。在电磁波频率低于１００ｋｈｚ时，电磁波会被地表吸收，不会形成有效的传输，但电磁波频率高于１００ｋｈｚ时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，把远距离传输能力的高频电流称为射频。

２．２．２ＲＦＩＤ系统组成和工作原理

最基本的ＲＦＩＤ系统由三部分组成【１２】：

标签（Ｔａｇ）：由耦合元件及：卷片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象，标签含有内置天线，用于和射频天线问进行通信。

阅读器（Ｒｅａｄｅｒ）：读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式。

天线（Ａｎｔｅｎｎａ）：在标签和读取器问传递射频信号。

ＲＦＩＤ技术的基本工作原理：

标签主动发送某一频率的信号（ＡｃｔｉｖｅＴａｇ，有源标签或主动标签）；阅读器读

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取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

２．２．３射频技术特点和分类

埃森哲实验室首席科学家弗格森认为ＲＦＩＤ是一种突破性的技术【１６ｌ：第一：可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体；第二：其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息；第三：可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。

按照不同的方式标识卡有以下几种分类：

１．按供电方式分为有源卡和无源卡。有源是指卡内有电池提供电源，其作用距离较远，但寿命有限、体积较大、成本高，且不适合在恶劣环境下工作；无源卡内无电池，它利用波束供电技术将接收到的射频能量转化为直流电源为卡内电路供电，其作用距离相对有源卡短，但寿命长且对工作环境要求不高。

２．按载波频率分为低频射频卡、中频标识卡和高频射频卡。低频标识卡主要有１２５ｋＨｚ和１３４．２ｋＨｚ两种，中频标识卡频率主要为１３．５６ＭＨｚ，高频标识卡主要为４３３ＭＨｚ、９１５ＭＨｚ、２．４５ＧＨｚ、５．ＳＧＨｚ等。低频系统主要用于短距离、低成本的应用中，如多数的门禁控制、校园卡、动物监管、货物跟踪等。中频系统用于门禁控制和需传送大量数据的应用系统；高频系统应用于需要较长的读写距离和高读写速度的场合，其天线波束方向较窄且价格较高，在火车监控、高速公路收费等系统中应用。

３．按调制方式的不同可分为主动式和被动式。主动式标识卡用自身的射频能量主动地发送数据给阅读器；被动式标识卡使用调制散射方式发射数据，它必须利用读写器的载波来调制自己的信号，该类技术适合用在门禁或交通应用中，因为读写器可以确保只激活一定范围之内的射频卡。在有障碍物的情况下，用调制散射方式，读写器的能量必须来去穿过障碍物两 …… 此处隐藏：2117字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……