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井下电磁波超分辨率TOA定位方法的可行性研究
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【汽车电子新技术论文】井下电磁波超分辨率TOA定位方法的可行性研究摘要：井下人员的准确定位对煤矿的安全、高效生产具有重要意义。本文在分析了三种主要电磁波定位方法的基础上，说明了基于来波到达时间（TOA）定位方法的可行性，并提出一种基于子空间分解和MUSIC算法的超分辨率TOA定位方法来解决时间分辨率问题。应用MUSIC时延估计算法对收发天线间有、无障碍物阻隔两种情况分别进行了仿真，结果表明，超分辨率TOA定位方法用于井下人员定位是有效而且可行的。
关键词：人员定位；TOA；超分辨率；时延估计；MUSIC
0.引言
近年来，随着国家对煤矿安全的日益重视和监管力度的不断加强，我国大中型煤矿及广大乡镇小煤矿已大量装备了煤矿安全生产监控系统，这些安全装备的推广应用大大改善了我国煤矿安全生产状况。但是,由于井下工作的危险性相对较大，矿井危险事故时有发生，井下复杂的环境给人员撤离和事故抢救带来极大的困难。如果能及早确定井下人员所处的位置，可以给营救工作带来极大方便、节省时间，将人员损失减少到最小，并且可以通过通讯手段将事故的发生地点和事故性质进行通知，进而可以指挥井下工作人员选择最合理的逃生路线及进行自救。但是由于井上与井下的监控、通讯手段受各种条件的限制导致不能及时、准确的得到事故发生时井下人员的可靠信息，无法做出正确的决策，以致造成抢险不及时，给国家、社会带来了巨大的损失。因此,建立可靠实用的煤矿井下人员定位系统,消除地面管理人员对井下作业人员视野盲区,提高对井下作业人员的有效监控和调度,增强矿井灾害发生时井下作业人员的快速反应能力,以改善煤矿的安全生产管理有着重要的现实意义。
1.电磁波定位方法及主要特点
目前电磁波定位的方法主要有以下三种。
(1) 基于接收场强的RSS（received signal strength）定位方法[1]
研究表明，无线信号传播存在以下规律：在发射功率一定的情况下，收发双方距离越近，接收方测得的信号强度越强，收发双方距离越远，接收到的信号强度越弱。RSS方法就是通过已知的信
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