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煤矿井下精确定位技术比较

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《煤矿现代化杂志》2014年第四期

1AT86RF233

AT86RF233芯片生产厂家为Atmel,采用Zigbee协议,基于相位差的测距方式,通过计算收发无线信号的相位差来获取节点之间的距离。该芯片工作电压1.8V~3.6V,输出最大射频功率4dBm,工作频率为2405MHz~2480MHz,最小休眠电流0.2uA,最大工作电流13.8mA。该芯片只能与Atmel系列的MCU共同组成精确定位系统,如ATmega644、ATmega128L、ATxmega256等。

2三类精确定位技术性能比较

为了比较上述3类精确定位技术的测距性能,在国家级煤矿井下实验巷道中按图1所示的测试系统分别测试了由这3种精确定位技术的定位精度和轨迹跟踪性能。精确定位测试系统由一个中心节点和一个目标节点构成。中心节点固定在距离地面2m的支架上,目标节点在距中心节点0m~150m的范围内移动,并从中心节点实时观察目标节点的距离信息。从图2可以看出,采用NA5TR1芯片的精确定位技术在其目标节点以1m/s的速度从距离中心节点0m处移动到100m(由于NA5TR1最大射频功率仅为0dBm,因此其最大覆盖距离仅为100m),然后再从100m移动到0m的过程中,中心节点能实时跟踪其移动轨迹,平均测距误差在5m之内。从图3可以看出,采用JN5168芯片的精确定位技术在其目标节点以1m/s的速度从距离中心节点0米处移动到150m,然后再从150m移动到0m的过程中,中心节点能实时跟踪其移动轨迹,但平均测距误差在15m左右。从图4可以看出,采用AT86RF233芯片的精确定位技术在其目标节点以1m/s的速度从距离中心节点150m处移动到0m的过程中,中心节点能实时跟踪其移动轨迹,平均测距误差在3m之内。

3结论

本文对现有主流的精确定位技术中使用的核心定位芯片的主要参数、系统复杂度、定位性能等指标进行了对比。采用NA5TR1芯片的精确定位技术的特点在于定位精度较高,定位误差在5m之内;系统复杂度一般,可与任意类型的MCU构成精确定位系统;系统功耗高,芯片休眠电流和工作电流均偏高。采用JN5168芯片的精确定位技术的特点在于定位精度低,定位误差在15m左右;系统复杂度低,可单芯片构成精确定位系统;系统功耗低,芯片休眠电流和工作电流不高,同时无外部MCU的功耗。

采用AT86RF233芯片的精确定位技术的特点在于定位精度高,定位误差在3米之内;系统复杂度高,只能与Atmel的MCU构成精确定位系统;系统功耗较高,芯片休眠电流和工作电流均低,但是需要考虑外部MCU的功耗。综上所述,这三种主流的精确定位技术各有其优缺点,因此设计者在实际使用中需要根据具体需求进行选择适合的精确定位技术。

作者:唐丽均杨智勇单位:重庆工程职业技术学院信息工程学院

煤矿现代化杂志责任编辑:田老师    阅读:人次