井下巷道機(jī)車無線接入通信策略

1、井下巷道機(jī)車無線接入通信策暁摘要：針對(duì)基于視頻監(jiān)控/識(shí)別的井下機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)屮機(jī)車動(dòng)態(tài) 無線接入傳輸網(wǎng)絡(luò)的問題，提出一種串行干擾消除(stc)區(qū)域劃分策略。 首先，建立基站通信覆蓋范圍內(nèi)的非線性區(qū)域劃分模型；其次，根據(jù)理論 推導(dǎo)可得區(qū)段劃分?jǐn)?shù)與基站通信覆蓋范圍的關(guān)系，機(jī)車位置與發(fā)射功率的 關(guān)系；最后給出sic區(qū)域劃分策略。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：sic區(qū)域劃分策 略使得一個(gè)基站可以同時(shí)接入3輛機(jī)車，機(jī)車總通過時(shí)間和基站覆蓋范圍 利用率的整體優(yōu)化效果提高50%以上。關(guān)鍵詞：基站；機(jī)車；無線接入；串行干擾消除；區(qū)域劃分中圖分類號(hào)：tn925. 93文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a0引言目前我國(guó)礦井運(yùn)輸主要以人工駕駛為主

2、，工作條件惡劣，煤礦事故頻 發(fā)1-3,所以為了使煤礦的安全形勢(shì)能根本性好轉(zhuǎn)，減少礦井運(yùn)輸事故 造成的重大損失、提高礦井生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)礦井機(jī)車無人駕駛是解決此類 問題的根本措施4。在礦井機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)屮提高井下安全可靠性的前提是井下機(jī)車 信息的實(shí)時(shí)獲取和處理，所以在百兆以上帶寬的無線移動(dòng)通信基礎(chǔ)上，機(jī) 車的動(dòng)態(tài)接入和井下視頻的實(shí)時(shí)傳輸是技術(shù)的關(guān)鍵5 o傳統(tǒng)井下無線通信采用的預(yù)留帶寬6方式效率較低且無法精確控制，導(dǎo)致基站(access point, ap)資源浪費(fèi)，機(jī)車調(diào)度時(shí)間間隔長(zhǎng), 運(yùn)輸效率低。由于井下ap成木很高，布點(diǎn)困難，屬稀缺資源，所以ap的 合理排布和對(duì)機(jī)車接入的合理調(diào)配是提高井下運(yùn)

3、輸效率和稀缺網(wǎng)絡(luò)資源 利用率的垂要手段。公網(wǎng)通信基站的數(shù)據(jù)傳輸方向以下行為主，即基站向用戶發(fā)送信息 7。而井下機(jī)車無人駕駛系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸方向則以上行為主，即機(jī) 車實(shí)時(shí)向基站上傳車載攝像頭獲取的井下視頻信息和機(jī)車狀態(tài)信息8。為單ap與多機(jī)車同時(shí)通信時(shí)，ap端收到的相互重疊的信號(hào)必會(huì)產(chǎn)生 信息沖突,如果按照傳統(tǒng)的通信協(xié)議,如aloha、ieee 802.11、載波監(jiān)聽 多路訪問(carrier sense multiple access, csma) 9-10等，采用沖 突重傳機(jī)制，將會(huì)制約數(shù)據(jù)的傳輸效率，也無法滿足井下無人駕駛系統(tǒng)的 通信速率要求。而干擾管理(interference man

4、agement, im) 11正是 通過一些技術(shù)手段対無線通信中的干擾進(jìn)行有效管理，使得這些信息不會(huì) 互相干擾，從而實(shí)現(xiàn)多包接收(multipacket rception, mpr) 12,極 大地提高信道利用率和傳輸速率。im中的串行干擾消除(successive interference cancellation, sic)算法13-14采用串行的方式對(duì)接收 侍號(hào)選擇性接收，它會(huì)首先根據(jù)接收功率的強(qiáng)弱對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行排序，然 后對(duì)它們依次解碼并接收，只要滿足基本的香農(nóng)公式約束，這個(gè)過程會(huì)一 直進(jìn)行下去15。sic算法實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單，復(fù)朵度低，因此受到了廣泛的關(guān) 注。木文主要根據(jù)sic算法進(jìn)行討論

5、?，F(xiàn)有的干擾管理技術(shù)較少考慮井下機(jī)車根據(jù)調(diào)度策略在井下不斷移 動(dòng)的情況，目前還沒有應(yīng)用干擾管理技術(shù)的礦井用無線通信模型。所以本 文將機(jī)車調(diào)度、井下無線通信與干擾管理三者相結(jié)合，通過對(duì)基站通信區(qū) 域的合理劃分，機(jī)車發(fā)車時(shí)間的合理安排，結(jié)合sic算法，設(shè)計(jì)了區(qū)域劃 分模型，提出了 sic區(qū)域劃分策略，從而實(shí)現(xiàn)單ap接入多機(jī)車，提高網(wǎng) 絡(luò)容量、通信速率和井下運(yùn)輸效率。4結(jié)語(yǔ)本文主要根據(jù)sic算法，建立了井下基于丁擾管理技術(shù)的移動(dòng)通信模 型，設(shè)計(jì)了 sic區(qū)域劃分算法，通過仿真所得結(jié)果，該算法執(zhí)行后，優(yōu)化 結(jié)果較傳統(tǒng)方法的提高率可達(dá)50%以上。但是，通過本文可知ap的覆蓋范 圍并未充分利用，兩ap之間

6、有交叉范圍。如何充分利用重疊區(qū)，加速ap 切換過程，減少延時(shí)，也將是木文下一步的研究方向。參考文獻(xiàn)：1徐青云，趙耀江，李永明我國(guó)煤礦事故統(tǒng)計(jì)分析及今后預(yù)防措施 j.煤炭工程，2015,47 (3)：80-82. (xu q y, zhao y j, li ym. statistical analysis and precautions of coal mine accidents in chinaj coal engineering, 2015,47 (3)： 80-82.)孫繼平煤礦監(jiān)控新技術(shù)與新裝備j工礦自動(dòng)化，2015, 41 (1)： 1-5. (sun j p. new techno

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