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矿井人员位置监测技术

工矿自动化 2023年第6期49卷 41-47页

作者：孙继平中国矿业大学(北京)人工智能学院北京100083

分析了超声波、激光、视频、惯导、计步器、无线电等矿井测距和定位技术,其中,无线电测距和定位具有定位距离远、定位误差较小、不受光照影响、受粉尘影响小、便于身份识别、系统成本较低等优点,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位... 详细信息

分析了超声波、激光、视频、惯导、计步器、无线电等矿井测距和定位技术,其中,无线电测距和定位具有定位距离远、定位误差较小、不受光照影响、受粉尘影响小、便于身份识别、系统成本较低等优点,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位。分析了UWB,ZigBee,RFID,5G,WiFi6等无线电测距和定位技术:矿用UWB具有定位距离较远、定位误差最小、成本较低等优点,宜用于矿井人员精确定位系统;矿用ZigBee具有定位距离远、定位误差较小、成本较低等优点,宜用于矿井人员定位系统等;矿用RFID具有系统成本最低等优点,宜用于煤矿井下作业人员管理系统等;矿井5G和WiFi6定位精度低于UWB,系统成本高于ZigBee,不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位系统。分析了接收的信号强度指示(RSSI)、到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、双程测距(twr)、对称双边双程测距(SDS-twr)、到达角度(AOA)等矿井人员定位算法:RSSI定位法定位误差大,难以满足矿井人员定位和矿井人员精确定位的需求;TOA定位法要求定位卡和分站时钟计时精确并同步,定位卡和定位分站成本高,不宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;TDOA定位法不要求定位卡与定位分站时钟同步,对定位卡时钟精度要求低,定位卡成本低,但要求定位分站时钟计时精确,定位分站之间时钟同步,定位分站成本高,可用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;twr定位法和SDS-twr定位法既不需要定位分站与定位卡时钟同步,也不需要定位分站之间时钟同步,更不需要定位卡之间时钟同步,降低了定位卡和定位分站复杂度和成本,宜用于矿井人员定位和矿井人员精确定位;AOA定位法系统复杂、成本高,远距离定位误差大,有定位死角,只能用于直线无障碍定位,定位天线和定位精度受机械振动等影响大,不宜独立用于矿井人员定位和矿井人员精确定位,但可与其他矿井定位方法联合使用。

关键词：矿井人员定位 UWB ZigBee TDOA twr AOA

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基于时空地理加权回归的森林碳储量分布研究

基于时空地理加权回归的森林碳储量分布研究

作者：张小勇东北林业大学

学位级别：硕士

森林碳储量在地球生态系统的完整性和稳定性上发挥着至关重要的作用,所以掌握森林立木碳储量的时空分布规律对于维持生态平衡以及森林自然资源的动态监测都具有重要意义,并且对于推进生态建设与制定不同的造林政策和有效实施森林管理战... 详细信息

森林碳储量在地球生态系统的完整性和稳定性上发挥着至关重要的作用,所以掌握森林立木碳储量的时空分布规律对于维持生态平衡以及森林自然资源的动态监测都具有重要意义,并且对于推进生态建设与制定不同的造林政策和有效实施森林管理战略提供技术性和数据支持。随着技术发展,遥感影像的广泛应用给森林碳储量的时空分布研究提供了新的机会和思路。本研究收集了遥感影像数据,数字高程模型数据以及森林二类调查数据,并提取相关的遥感因子、林分因子和地形因子,将这些因子与计算所得的森林立木碳储量进行逐步回归分析筛选得出显著因子。利用全局模型包括最小二乘模型（OLS）和线性混合模型（LMM）,局部模型包括地理加权模型（GWR）、多尺度地理加权回归模型（MGWR）、时间加权模型（twr）和时空地理加权模型（Gtwr）对1989、1999、2009、2019年凉水自然保护区的森林立木碳储量分布和遥感因子、林分因子以及地形因子之间的关系展开研究。对全局模型和局部模型的预测精度进行比较;利用反距离插值法对各模型预测结果进行可视性分析;通过Gtwr模型估算的森林碳储量空间分布与研究区域的地形地貌进行协同分析,探究森林碳储量的空间分布规律。结果表明:（1）传统统计模型OLS拟合效果最差,模型的残差平方和（RSS）、均方根误差（RMSE）在所有模型中最大,R（0.464）最小。LMM同样作为全局模型在OLS的基础上加入随机效应,R较OLS提高了14%。基于地理加权回归的局部模型即GWR、MGWR、twr、Gtwr,都有着不俗的表现,R较OLS分别提高了23%、27%、39%、58%,Gtwr的拟合效果为最佳。（2）通过比较不同尺度下各个模型残差的莫兰指数以及Z得分,发现OLS模型空间自相关性明显,会导致模型系数的有偏估计检验,LMM一定程度上解决了空间自相关性问题,但在小尺度时的模型残差仍存在空间相关性,局部模型（GWR、MGWR、twr、Gtwr）可以明显克服这种空间自相关性对于模型的影响。（3）利用数字高程模型数据绘制了研究区域的地形地貌图,分析了不同地形地貌处森林碳储量的空间分布规律,发现森林碳储量分布基本遵循:阳坡>半阳坡>半阴坡>阴坡这一规律。主要原因是日照时间和日照强度的差异,导致森林植被光合作用所吸收的太阳辐射量不同。阳坡所受到的太阳辐射高于阴坡,碳储存能力自然要强于阴坡。（4）统计分析了研究区域内森林碳储量在经度和纬度方向上的整体空间分布趋势,同时对Gtwr模型预测数据做了热点分析以及误差分析,发现该研究区域北部的森林碳储量要明显高于其他地区。

关键词：遥感 GWR MGWR twr Gtwr 森林立木碳储量空间自相关性

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异步测时矿井人员精确定位方法

煤炭学报 2018年第5期43卷 1464-1470页

作者：孙哲星孙继平中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083

现有矿井人员定位方法定位误差大,难以满足煤矿事故救援、运输和机电事故防治等需求。为提高矿井人员定位精度,提出了异步测时矿井人员精确定位方法:在井下巷道中间隔一定距离安装定位分站,保证相邻分站可相互无线通信,定位卡可与两个... 详细信息

现有矿井人员定位方法定位误差大,难以满足煤矿事故救援、运输和机电事故防治等需求。为提高矿井人员定位精度,提出了异步测时矿井人员精确定位方法:在井下巷道中间隔一定距离安装定位分站,保证相邻分站可相互无线通信,定位卡可与两个邻近分站同时进行通信。任一定位发起分站向通信范围内的定位卡和相邻分站发送测距信号,相邻分站收到测距信号后也向定位卡发送测距信号,定位卡分别向定位发起分站和相邻分站回复应答信号。定位发起分站收到定位卡回复的应答信号后,计算收发测距信号时间。相邻分站收到定位卡回复的应答信号后,计算收发测距信号时间,并将其发送给定位发起分站。定位发起分站根据本分站和相邻分站收发测距信号时间、本分站与相邻分站间距和信号传输速度,计算出定位卡距本分站和相邻分站距离。异步测时法测距仅与分站收发测距信号时间有关,与信号强度无关,定位精度不受信号发送功率、接收灵敏度和信号传输衰减影响。异步测时法与定位卡时钟无关,大大降低了定位卡复杂度和成本,同时也不需要定位分站之间同步,降低了定位分站复杂度和成本。仿真实验表明,在时钟频率偏移相同等实验条件下,twr和SDS-twr等其他矿井人员精确定位方法的定位误差是异步测时法定位误差2倍以上。

关键词：矿井人员定位精确定位异步测时 TOA TDOA twr SDS-twr

Comparative Analysis of Ranging Protocols for Localization by UWB in Outdoor

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Wireless Sensor Network 2018年第5期10卷 103-117页

作者： Salick Diagne Thierry Val Abdou Karim Farota Bouya Diop Laboratoire des Sciences de l’Atmosphère et des Océans UFR SAT/UGB Saint-Louis Sénégal Institut de Recherche en Informatique de Toulouse Université de Toulouse Blagnac France

The rapid evolution of technology in the field of wireless telecommunications and micro components using MEMS technologies (Micro-electromechanical systems) has contributed to the expansion and rapid development of wireless sensor networks (WSN). This rapid development has contributed to the appearance of sensor and actuator networks (WSAN) or even to the Internet of Things with DL-IoT (Device Layer-Internet of Things). This rapid evolution of WSN is due to the enthusiasm generated by this last in industry and research. This new technology is used in several applications, particularly in the outdoor location of communicating nodes. The process of distance calculation between nodes (ranging) is a primordial phase for a precise location of these nodes. This paper presents the result of measurements does with three ranging protocols (twr, twr_Skew and SDS-twr) implemented on DecaWiNo nodes. DecaWiNo nodes use the Ultra-Wide Band (UWB) radio links, proposed by the IEEE 802.15.4 standard amendment of the year 2007, which provides a high-performance ranging by ToF (Time of Flight) [1] [2]. The results are very promising with precision errors of the order of 50 cm over 20 meters.

关键词： Outdoor Location UWB Ranging ToF twr DecaWiNo

Parametric Optimization of PMEDM Process using Chromium Powder Mixed Dielectric and Triangular Shape Electrodes

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Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering 2011年第11期10卷 1087-1102页

作者： Kuldeep Ojha R. K. Garg K. K. Singh Department of Industrial and Production Engineering Dr B. R. Ambedkar National Institute of Technology Jalandhar-144011 Punjab India Department of Mechanical Engineering & Mining Machinery Engineering Indian School of Mines (ISM) Dhanbad-826004 Jharkhand India

In this article, parametric optimization for material removal rate (MRR) and tool wear rate (twr) study on the powder mixed electrical discharge machining (PMEDM) of EN-8 steel has been carried out. Response surface methodology (RSM) has been used to plan and analyze the experiments. Average current, duty cycle, angle of electrode and concentration of chromium powder added into dielectric fluid of EDM were chosen as process parameters to study the PMEDM performance in terms of MRR and twr. Experiments have been performed on newly designed experimental setup developed in laboratory. Most important parameters affecting selected performance measures have been identified and effects of their variations have been observed.

关键词： EDM PMEDM MRR twr Optimization

基于DW1000的室内定位系统设计与稳定性优化

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广西大学学报（自然科学版） 2018年第5期43卷 1803-1810页

作者：彭笑张丹红熊斌宇江朝朝武汉理工大学自动化学院湖北武汉430070

为了提高室内定位系统的稳定性与运行范围,设计一款基于DW1000芯片的UWB室内定位系统,将官方的DWM1000模块进行了硬件优化,通过添加PA与LNA来提高信号的传输功率并改善信号的接收灵敏度。使用twr测距算法避免了基站节点时钟同步设计并... 详细信息

为了提高室内定位系统的稳定性与运行范围,设计一款基于DW1000芯片的UWB室内定位系统,将官方的DWM1000模块进行了硬件优化,通过添加PA与LNA来提高信号的传输功率并改善信号的接收灵敏度。使用twr测距算法避免了基站节点时钟同步设计并减小了晶振时钟漂移带来的误差。将TOA定位算法与最小二乘法相结合,提高了系统的定位精度。实验结果表明:该系统定位精度在35 cm以内,并有效提升了系统的测距范围与稳定性,能够满足大部分室内定位系统需求,具有一定的指导性与实用性。

关键词：室内定位超带宽 TOA twr

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煤矿井下人员二维精确定位方法

煤炭工程 2018年第5期50卷 97-99,103页

作者：孙哲星中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 中国建设银行股份有限公司北京数据中心北京100068

目前煤矿井下人员定位系统不能二维精确定位。为满足煤矿事故应急救援和机电运输事故防治对煤矿井下人员二维精确定位的需求,提出了煤矿井下人员二维精确定位方法:在井下巷道中,间隔一定距离安装定位分站,定位分站沿巷道一侧布置,并保... 详细信息

目前煤矿井下人员定位系统不能二维精确定位。为满足煤矿事故应急救援和机电运输事故防治对煤矿井下人员二维精确定位的需求,提出了煤矿井下人员二维精确定位方法:在井下巷道中,间隔一定距离安装定位分站,定位分站沿巷道一侧布置,并保证定位卡可与两个邻近分站同时进行通信。任意定位卡的相邻两定位分站采用twr或SDS-twr测距方法,分别测得两定位分站与定位卡之间的距离。因两定位分站之间距离在定位分站安装时已知,则根据定位卡与两定位分站之间的距离和两定位分站之间的距离,计算出定位卡距定位分站巷道水平径向距离、定位卡距两定位分站巷道轴向距离,再根据两定位分站位置,计算出定位卡在巷道中二维位置。煤矿井下人员二维精确定位方法具有计算量小,定位速度快、定位精度高、定位分站用量少、定位卡和定位分站成本低等优点。

关键词：矿井人员定位精确定位二维定位 twr SDS-twr

W-Cu电极材料的短电弧铣削加工性能试验研究

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机床与液压 2020年第8期48卷 1-6页

作者：李雪芝周建平王恪典许燕新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047

为掌握短电弧铣削加工工艺规律,应尽可能控制其加工效果,实现高效率、低损耗的目的,基于系统的工艺试验研究,选择W-Cu、石墨作为工具电极,开展不同电极材料对工作介质注入、蚀除物抛出、电能利用率影响规律的短电弧铣削工艺试验,获取各... 详细信息

为掌握短电弧铣削加工工艺规律,应尽可能控制其加工效果,实现高效率、低损耗的目的,基于系统的工艺试验研究,选择W-Cu、石墨作为工具电极,开展不同电极材料对工作介质注入、蚀除物抛出、电能利用率影响规律的短电弧铣削工艺试验,获取各工艺参数对MRR、twr、表面形貌和金相组织等评价指标的影响规律,并进一步解释其规律成因,发挥短电弧高效加工硬质合金的优势。

关键词：短电弧铣削加工微观形貌金相组织 MRR twr

异形旋转磨料电极电化学放电加工金属基复合材料实验研究

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异形旋转磨料电极电化学放电加工金属基复合材料实验研究

作者：林志彪广东工业大学

学位级别：硕士

利用磨料来辅助电化学放电复合加工工艺加工金属基复合材料,Metal Matrix Composites(MMCs)是一种相当具有发展前景的加工工艺,相对于电化学放电加工方法存在的缺陷,磨料辅助电化学放电复合加工方法具有更高的材料加工去除效率、更低的... 详细信息

利用磨料来辅助电化学放电复合加工工艺加工金属基复合材料,Metal Matrix Composites(MMCs)是一种相当具有发展前景的加工工艺,相对于电化学放电加工方法存在的缺陷,磨料辅助电化学放电复合加工方法具有更高的材料加工去除效率、更低的工具电极相对损耗率和更高的加工表面质量。然而,磨料辅助电化学放电复合加工方法加工MMCs也存在自身的缺陷,这种缺陷是由金属基复合材料本身的结构特点和工具电极自身的结构特点决定的,SiC增强颗粒的硬度和熔点是金属基体的几倍,而且工具电极中金刚石的硬度和熔点同时也比铜基体高很多,在加工过程中,脱落的SiC增强颗粒和金刚石颗粒难以熔化,导致排屑困难,尤其是深孔加工的时候,排屑困难的缺点体现的更加明显。因此,本文提出了一种同时结合电火花效应、电解效应和磨削效应的异形旋转磨料电极电化学放电复合加工的新方法加工金属基复合材料,旨在提高金属基复合材料的加工性能,本文的主要工作内容如下:1.提出异形旋转磨料电极电化学放电复合加工的新方法,将磨削加工方式和电化学放电加工方式(Electrochemical discharge machining,ECDM)融合到一种加工工艺中,针对加工过程中排屑困难的特点,给磨料电极设计了排屑槽的异形结构,来提高加工排屑性能;2.本文理论分析了异形旋转磨料电极电化学放电复合加工MMCs材料的材料去除原理和加工影响因素,同时分析了工具电极的损耗原理及工具电极损耗的影响因素,此外,对加工效率和电极损耗的结果进行参数化表征;3.阐述与多边形电极相比较,梅花形电极制作磨料电极的优势,为满足实际加工需求,分别设计满足实验要求的异形磨料电极和专用夹具以及搭建满足加工工况的实验平台;4.进行了异形磨料电极电化学放电加工打孔工艺试验研究,选用圆形非磨料电极、圆形磨料电极和异形磨料电极进行单因素对比实验,探索磨料粒径、峰值电流、脉宽、占空比和主轴转速对这三种电极加工MMCs材料的材料去除率(Material removal rate,MRR)和相对工具损耗率(Tool wear rate,twr)的影响,实验结果表明,异形磨料电极具有更高的MRR和更低的twr,在此基础上,进行了正交实验,对加工参数进行优化;此外,对加工后的碎屑以及加工后表面拍了扫描电镜进行分析,得出异形磨料电极的加工表面最光滑以及排出的碎屑颗粒分布范围最广,非磨料圆形电极的加工表面质量最差而且排出的碎屑颗粒分布范围小,这也间接验证了异形磨料电极相比较于圆形磨料电极和圆形非磨料电极,确实可以促进排屑效率的提高。

关键词：电化学放电加工异形磨料电极 MMCs MRR twr 正交方法