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基于TD-SCDMA专网的矿井人员定位方案研究与设计

作　者: 杨彩云
导　师: 王安义
学　校: 西安科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: TD-SCDMA 时间提前量到达角井下人员定位
分类号: TD67
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 16次
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内容摘要

目前，煤矿开采工作主要是由人工来完成，具有一定的危险性，各种人为操作失误或自然环境所造成的矿井重大灾害及人员伤亡事故时有发生，这些意外都对井下工作人员的人身安全造成了极大的威胁。此外，由于无法确定人员在井下的具体地理位置，一旦矿难发生，对井下被困人员的搜救工作将变得十分困难。正因为如此，对井下人员的实时工作地点信息的采集，以及对井下工作人员进行有效的组织管理就显得尤其重要。特别是有灾难性事故突然发生时，如果地面工作人员能够获取井下人员的准确位置信息，那么救援队伍就能够准确、及时地到达灾难现场并对受困人员实施应急救援工作。但是，由于井下巷道环境的特殊性，目前尚无很精确的定位方法能获得井下巷道工作人员的确切位置信息。本文针对煤矿井下特殊环境对无线通信的要求，进行了井下人员定位技术的需求分析，并以TD-SCDMA专网为支撑，提出了基于到达角AOA（Angle ofArrival）和时间提前量TA（Time Advance）技术的定位方案。TD-SCDMA系统采用智能天线技术使基站Node B能够方便获得矿井人员携带终端UE的到达角，同时Node B可以根据UE提交的测量报告中的TA值计算出Node B到UE的距离，从而实现对井下巷道人员的精确定位。最后，本文成功完成了应用程序的软件编译与移植以及软硬件的联调测试工作；按照测试用例进行测试后也都得到了与预期相一致的结果；先后四次在模拟巷道中进行测试，得到了比较完善的测试数据。通过分析和比较模拟巷道中采集的测试数据，结果表明:利用该方案可有效提高定位精度。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题研究背景  9
  1.2 课题研究意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-12
  1.4 论文主要内容和章节安排  12-14
    1.4.1 主要研究内容  12
    1.4.2 论文章节安排  12-14
2 无线定位原理及方法概述  14-26
  2.1 定位业务及原理概述  14
  2.2 LCS 体系结构  14-18
    2.2.1 接口  16-17
    2.2.2 主要实体功能详述  17-18
    2.2.3 定位操作流程  18
  2.3 3GPP 标准定位法及混合定位法  18-22
    2.3.1 基于 CELL-ID 的定位方法  19
    2.3.2 基于 OTDOA-IPDL 的定位方法  19-20
    2.3.3 网络辅助 GPS 定位法  20-21
    2.3.4 混合定位  21
    2.3.5 三种定位方法的优劣势比较  21-22
  2.4 基于 TD 系统的定位实现方案  22-24
    2.4.1 多基站入射角度 AOA 定位方案  22-23
    2.4.2 CELL-ID +TA+OTDOA 定位方案  23-24
    2.4.3 AOA+TA 定位方案  24
  2.5 可行性分析及方案确定  24-25
  2.6 本章小结  25-26
3 基于 TD 煤炭专网的井下定位方案研究  26-33
  3.1 TD 系统简介及关键技术介绍  26-28
    3.1.1 TD-SCDMA 系统简介  26
    3.1.2 TD-SCDMA 系统的关键技术  26-28
  3.2 TDEN 专网建设的必要性与可行性  28-29
    3.2.1 必要性  28-29
    3.2.2 可行性  29
  3.3 TD 专网的建设及应用  29-31
    3.3.1 地面建设方案  30-31
    3.3.2 井下建设方案  31
  3.4 TDEN 专网定位业务优势分析  31-32
  3.5 本章小结  32-33
4 定位方案详细设计  33-42
  4.1 网络架构  33-34
  4.2 方案设计  34-37
    4.2.1 网元功能分配  34-35
    4.2.2 定位实现流程  35-37
  4.3 网络侧相关模块设计  37-39
    4.3.1 RNC 相关设计  37
    4.3.2 Node B 相关设计  37-38
    4.3.3 LMT-R 相关设计  38-39
  4.4 定位中引入 IUPC 接口  39-40
    4.4.1 Iupc 接口功能描述  39
    4.4.2 Iupc 接口在定位方案中的应用  39-40
  4.5 位置信息计算  40-41
  4.6 本章小结  41-42
5 定位方案测试及结果分析  42-56
  5.1 测试环境的搭建  42-43
    5.1.1 硬件测试环境配置  42-43
    5.1.2 软件测试环境 VxWorks  43
  5.2 软件编译与移植过程  43-46
    5.2.1 编译过程  43-44
    5.2.2 移植过程  44-46
  5.3 测试方法  46-48
  5.4 测试用例设计及结果分析  48-52
    5.4.1 测试用例  48-52
    5.4.2 结果分析  52
  5.5 模拟巷道测试数据及结论  52-55
  5.6 本章小结  55-56
6 总结与展望  56-58
  6.1 总结  56
  6.2 展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-61
附录  61

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