论文摘要：矿用人员定位管理系统的设计与实现

作为基础能源资源之一，长期以来煤炭对于我国的经济增长有着巨大的促进，煤炭在整个国民经济发展中占据着主导地位，然而煤矿生产作业环境恶劣。为了解决煤矿井下普遍存在的入井人员管理困难这一问题，我们研制开发了矿用人员定位管理系统。本文将介绍矿用人员定位管理系统的设计要点以及在该项目种所使用的各项工程技术理论。本文首先是对本项目相关的各项技术进行详细的综述，包括短距离无线技术、无线定位技术、无线传感器网络（WSN）技术、地理信息系统（GIS）等。在对项目的背景、可行性以及市场前景进行了分析之后，对产品的设计进行了论述，包括系统产品的硬件设计、软件总体设计、软件模块设计、测试与验证等。定位算法方面，我采用了基于RSSI能量检测的加权质心定位算法，来实现井下人员的定位功能。为了组建井下设备传感器网络，我设计了一个基于“梯度路由”的无线传感器网络模型XBTP网络模型。该网络模型采用类比的方法将物理学中的“势能”和“场”等概念引入无线传感器网络，将整个网络及网络中的数据抽象为一个“动力学”系统，通过定义该系统中的运动规则来实现数据的高效可靠传输。为了提高嵌入式微控制器软件的开发效率，加强软件模块的重用，我提出了一个名为“APPFRX”的微控制器（MCU）程序架构。该架构是基于前后台结构的，基本思路是将微控制器软件分解为若干相对独立的模块，每个模块都具有独立的前台和后台。同时APPFRX具有简单的后台调度管理能力，可以在实时性要求不高的应用场合取代操作系统，但是其复杂程度却远远小于任何OS。