井下WPT技术机理研究

为解决井下无线传感器电池容量受限的问题,根据井下无线传感器带壮分布的特点,提出了井下无线运动充电的思想.构建充电系统模型,讨论了充电信道建模、接收微带天线设计、多天线协作三个方面的技术路线.本文在研究井下微波输能传输特性的基础上,探讨在低功率密度下,多天线协作的移动无线充电技术在井下运动式充电特性,使用这个技术对无线传感器节点充电,解决井下无线传感器网络能量补充问题,突破现有节点单纯依靠电池供电的局限.     

一种利用信道状态信息的室内指纹定位方法

传统的室内指纹定位技术通常是利用接收信号强度指示(RSSI)来生成指纹,然而由于RSSI易受到环境变化等因素的影响,无法进一步提高定位精度。本文提出了一种利用信道状态信息(CSI)的指纹定位方法。充分利用多入多出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)技术的频率分集和空间分集的优势,以接收天线为单位对信号进行聚合,将处理后CSI子载波的幅度和相位信息作为位置指纹。在会议室和实验室测试了影响定位精度因素,并分别与1种基于RSSI的指纹定位方法和2种基于CSI的指纹定位方法进行了对比分析。实验结果表明:本文提出的定位方法在会议室和实验室中的定位误差分别是0. 85 m和1. 28 m,定位精度优于其他3种方法。     

一种基于多特征多分类器融合的人体行为识别方法

提出了一种基于多特征多分类器融合的人体行为识别方法。针对Kinect传感器提取的三维骨骼动作序列,采用身体部位的相对几何特征、关节点的相对位置特征、关节点的绝对位置特征对人体动作进行描述。将支持向量机和随机森林分类器作为成员分类器,对3种动作特征分别进行训练和测试,使用分类器融合算法对分类结果进行融合决策,实现最终的分类。在现有的人体动作数据集上进行验证,实验结果表明:本方法可取得95%的识别率。     

矿井皮带区矿工违规行为识别方法

针对矿井皮带区域人员违规行为的识别问题,提出了一种基于改进运动历史图描述矿工行为过程的方法,并提出金字塔几何矩特征。使用基于贝叶斯理论融合的金字塔几何矩与方向梯度直方图(HOG)特征向量识别矿工行为。首先,对三元色光(RGB)视频数据流提取关键帧,使用运动历史图描述矿工行为并在此基础上计算特征向量,使用K-最近邻(KNN)分类算法对矿工行为进行识别。使用深度学习法识别安全帽等目标,结合环境对矿工行为是否违规进行判识。实验结果表明:本文提出的方法识别准确率较高,可以达到96.5%,且时间复杂度较低,可以满足实时要求。同时,在KTH与Weizmann两个公共数据集上均取得较好的效果。     

多天线阵列的矿井超宽带无线通信系统

将多天线阵列(multi-input multi-output, MIMO) 技术用于改善井下超宽带(ultra wideband, UWB)无线通信系统的误码率性能. 首先,研究单天线(single input single output, SISO)UWB 系统在矿井巷道的多径传播特性,以及相应的抗多径发射/接收策略和误码率性能. 在此基础上,从理论上分析MIMO 技术进一步提高
UWB 系统抗井下多径衰落的可行性;然后,在不增加系统发射能量和不改变SISO-UWB 接收机结构的前提下,通过增加发射天线数并结合无线信道空时分集理论,提出用于煤矿井下无线通信的MIMO-UWB 系统及其空时编/解码方案. 实验结果表明：与传统的SISO-UWB收发策略相比,所研究的MIMO-UWB空时编/解码方案在各类井下多径环境中均能获得35 dB 的误码率性能增益.     

矿山个人双向信息传输系统设计与实现

 针对煤矿工人下井后难以了解所处环境安全性的问题,提出了一种基于矿山个人双向信息终端的解决方案。介绍了基于Wi-Fi的矿山个人双向信息传输系统结构与功能,以低功耗GS1011智能芯片为核心,设计并实现智能矿灯嵌入式个人信息终端,分析了双向信息终端的工作原理,设计并实现了智能终端的实时定位算法,利用智能终端技术与三维井巷建模技术构建了煤矿三维虚拟现实系统。系统主要功能为主动感知周围安全环境、与地面及其他矿工信息交流、对矿工进行实时定位跟踪管理。本系统应用于徐州夹河煤矿物联网示范工程,取得良好效果。     

感知矿山物联网特征及关键技术

感知矿山物联网是在煤矿综合自动化和数字矿山基础上的延伸和扩展应用。首先分析了基于分层的感知矿山物联网基本体系机构,然后,结合煤矿应用的特点,给出了具有多系统综合应用、感知层和应用平台开放、适合构建逻辑子系统等诸多方面特征的感知矿山物联网应用特征,根据感知矿山物联网的主要研究内容,即环境、人员、设备三个感知,提炼出感知层、网络层、应用层,以及跨层的公共关键技术,并讨论了今后标准化建设的必要性和方向。     

矿井超宽带无线中继传输的误码率性能

应用数据中继技术改善矿井超宽带(ultra-wideband,UWB)无线通信系统的误码率性能,并研究误码率最低的中继节点部署策略.首先,分析UWB单跳数据链路(无中继)在矿井的多径传播特性和误码率.此后,在不增加传输能量的基础上,研究基于“解码再中继”协议的井下UWB多跳中继链路的误码率,提出误码率最低的中继节点部署策略.实验结果表明:采用所提出的最优中继节点部署策略,可以在不增加节点能量消耗的前提下将多跳UWB通信的误码率降低3～5 dB.     

协作WSN路由算法的能耗及其影响因素研究

研究了一般拓扑意义下的无线传感器网络协作路由算法的能耗情况及其影响因素.在Amir协作链路费用模型的基础上,从理论上证明了协作路由传递一定会带来能量节省.同时,从实践的角度研究了节点收发电路能耗对路由算法节能效果的影响.仿真结果表明:在自由空间模型下,能量节省值与收发电路能耗成反比,其极限值为收发电路能耗值为零时的能量节省值;协作路由的能量节省值还与参与协作的节点数量、网络中的节点总数呈正相关的关系.     

基于改进双流算法的矿工行为识别方法研究

针对目前矿工行为数据集构建不全面、行为识别实时性较差、对相似行为的细粒性识别精度较低等问题,提出了一种端到端的自主学习行为特征并实现行为分类的识别方法.首先,对原始矿工行为视频进行特征提取,生成用来描述时间特征的光流图以及可以描述空间特征的三原色(RGB)图像,使用双流网络对提取的特征进行学习并得到行为分类结果;然后,...