礦井下基于可見光的無線定位和語音通信系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、近年來，礦井安全問題備受人們的關(guān)注?，F(xiàn)有的礦井通信系統(tǒng)容易受電磁干擾，抗干擾能力低，保密性差。本文以可見光通信(Visible Light Communication，VLC)的發(fā)展為契機(jī)，將可見光通信技術(shù)應(yīng)用于煤礦井下，為礦下通信提供新的解決方案。
　　可見光通信是利用發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)的高速調(diào)制特性，將信息調(diào)制到LED上，通過光信號傳輸，在實現(xiàn)照明的同時進(jìn)行信息傳輸。本文結(jié)合礦井中的

2、環(huán)境特點與可見光通信技術(shù)的優(yōu)勢，設(shè)計了礦井下基于可見光的無線定位和語音通信系統(tǒng)。利用礦下巷道中的LED發(fā)送其自身地址信息，礦工以及礦下車輛通過接收裝置識別位置信息從而實現(xiàn)無線定位。通過礦下巷道中的LED發(fā)送語音信號，礦工帽上的通信設(shè)備接收信號并還原出語音信號，同時礦工之間可以通過礦帽上的LED相互發(fā)送語音信息，實現(xiàn)雙工語音通信。該系統(tǒng)利用礦井中現(xiàn)有的LED，無需鋪設(shè)大量節(jié)點，節(jié)省成本，綠色安全，無電磁干擾，保密性能好。
　　本文主

3、要有以下四點研究內(nèi)容。第一，調(diào)研了可見光通信技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對可見光通信的系統(tǒng)組成、信道模型以及LED的發(fā)光調(diào)制原理進(jìn)行了分析。第二，設(shè)計了基于可見光的礦下無線定位模塊，包括發(fā)射端與接收端電路、定位方法、幀結(jié)構(gòu)、多光源時分復(fù)用的接入方式以及通信協(xié)議。針對煤礦井下的環(huán)境特點，提出了一種適用于礦井下的定位方法，先基于ID(Identification，ID)定位算法實現(xiàn)粗定位，再結(jié)合多接收點RSSI(Received Signal S

4、trength Indication)定位算法實現(xiàn)精確定位，利用礦下巷道中的LED和礦下車輛以及礦帽上的LED實現(xiàn)移動終端自身定位。第三，設(shè)計出基于可見光的礦下語音通信模塊，包括發(fā)射端電路和接收端電路，該模塊能實現(xiàn)雙工語音通信的功能。第四，在研究了可見光通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步提高傳輸速率與傳輸距離，避免多徑效應(yīng)對系統(tǒng)的影響，將OFDM調(diào)制技術(shù)引入可見光通信系統(tǒng)中，針對OFDM信號的高峰均比引起的LED非線性失真問題，提出一種基于∑