煤礦井下精確定位技術(shù)比較范文

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《煤礦現(xiàn)代化雜志》2014年第四期

1AT86RF233

AT86RF233芯片生產(chǎn)廠家為Atmel，采用Zigbee協(xié)議，基于相位差的測(cè)距方式，通過計(jì)算收發(fā)無線信號(hào)的相位差來獲取節(jié)點(diǎn)之間的距離。該芯片工作電壓1.8V~3.6V，輸出最大射頻功率4dBm，工作頻率為2405MHz~2480MHz，最小休眠電流0.2uA，最大工作電流13.8mA。該芯片只能與Atmel系列的MCU共同組成精確定位系統(tǒng)，如ATmega644、ATmega128L、ATxmega256等。

2三類精確定位技術(shù)性能比較

為了比較上述3類精確定位技術(shù)的測(cè)距性能，在國(guó)家級(jí)煤礦井下實(shí)驗(yàn)巷道中按圖1所示的測(cè)試系統(tǒng)分別測(cè)試了由這3種精確定位技術(shù)的定位精度和軌跡跟蹤性能。精確定位測(cè)試系統(tǒng)由一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)和一個(gè)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。中心節(jié)點(diǎn)固定在距離地面2m的支架上，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在距中心節(jié)點(diǎn)0m~150m的范圍內(nèi)移動(dòng)，并從中心節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)觀察目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離信息。從圖2可以看出，采用NA5TR1芯片的精確定位技術(shù)在其目標(biāo)節(jié)點(diǎn)以1m/s的速度從距離中心節(jié)點(diǎn)0m處移動(dòng)到100m（由于NA5TR1最大射頻功率僅為0dBm，因此其最大覆蓋距離僅為100m），然后再?gòu)?00m移動(dòng)到0m的過程中，中心節(jié)點(diǎn)能實(shí)時(shí)跟蹤其移動(dòng)軌跡，平均測(cè)距誤差在5m之內(nèi)。從圖3可以看出，采用JN5168芯片的精確定位技術(shù)在其目標(biāo)節(jié)點(diǎn)以1m/s的速度從距離中心節(jié)點(diǎn)0米處移動(dòng)到150m，然后再?gòu)?50m移動(dòng)到0m的過程中，中心節(jié)點(diǎn)能實(shí)時(shí)跟蹤其移動(dòng)軌跡，但平均測(cè)距誤差在15m左右。從圖4可以看出，采用AT86RF233芯片的精確定位技術(shù)在其目標(biāo)節(jié)點(diǎn)以1m/s的速度從距離中心節(jié)點(diǎn)150m處移動(dòng)到0m的過程中，中心節(jié)點(diǎn)能實(shí)時(shí)跟蹤其移動(dòng)軌跡，平均測(cè)距誤差在3m之內(nèi)。

3結(jié)論

本文對(duì)現(xiàn)有主流的精確定位技術(shù)中使用的核心定位芯片的主要參數(shù)、系統(tǒng)復(fù)雜度、定位性能等指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比。采用NA5TR1芯片的精確定位技術(shù)的特點(diǎn)在于定位精度較高，定位誤差在5m之內(nèi)；系統(tǒng)復(fù)雜度一般，可與任意類型的MCU構(gòu)成精確定位系統(tǒng)；系統(tǒng)功耗高，芯片休眠電流和工作電流均偏高。采用JN5168芯片的精確定位技術(shù)的特點(diǎn)在于定位精度低，定位誤差在15m左右；系統(tǒng)復(fù)雜度低，可單芯片構(gòu)成精確定位系統(tǒng)；系統(tǒng)功耗低，芯片休眠電流和工作電流不高，同時(shí)無外部MCU的功耗。

采用AT86RF233芯片的精確定位技術(shù)的特點(diǎn)在于定位精度高，定位誤差在3米之內(nèi)；系統(tǒng)復(fù)雜度高，只能與Atmel的MCU構(gòu)成精確定位系統(tǒng)；系統(tǒng)功耗較高，芯片休眠電流和工作電流均低，但是需要考慮外部MCU的功耗。綜上所述，這三種主流的精確定位技術(shù)各有其優(yōu)缺點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)者在實(shí)際使用中需要根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇適合的精確定位技術(shù)。

作者：唐麗均楊智勇單位：重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程學(xué)院