機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--采煤工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層設(shè)計(jì)UWB技術(shù)

<p>翻譯部分 &nbsp;英文原文 &nbsp;n &nbsp; &nbsp;In to of &nbsp;it is to &nbsp; At it is &nbsp;to to in of we &nbsp;is to be to of SN WB of as to of no to is &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 1. &nbsp; &nbsp; &nbsp; In to of in it is to In we &nbsp;At is At is by As is of of in to be of is of of &nbsp;in is to be so is or is to of &nbsp;We is to to it of &nbsp; &nbsp; &nbsp;2. in &nbsp; &nbsp; &nbsp;of is . In of or to is of to is to of is a is a in of on &nbsp; &nbsp; of of it is At of in WB &nbsp;to so &nbsp;of &nbsp;we &nbsp;1) of &nbsp;IF F in WB no in is to on In SN to SN in In to 2) In &nbsp;or a of So is in 3) to as of a be to 4) as no &nbsp;up/it to of is to of to on &nbsp;a on so &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;of AM PM to a it in &nbsp; . SN OK OK on &nbsp;as is be if &nbsp;PM of in we PM in of &nbsp; A. of &nbsp; &nbsp;PM is . by in of is it to CC in of We to a a &nbsp;we PM &nbsp;to &nbsp;to it &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; to be WB If a is is to be of in In of &nbsp;be we is &nbsp;of is in &nbsp;of &nbsp;we do to to &nbsp;so is in s A be &nbsp; ? ? ? ?2222 22214? ? ???? ? ????? &nbsp;is to &nbsp;?is by is of &nbsp;? so is &nbsp;If we of k ? ?? ?of , of &nbsp;?? ?be &nbsp;? ? ? ? ? ? ?? ?12, , , ,k k k &nbsp;C C? ? 1?of in by k is ? ?s &nbsp;τ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?N*k k km j s &nbsp;- j = 1j s &nbsp;- j = 1S t = p t d C δ t - i T - j T - τ= d C p t - i T - j T - τ????????2 1, &nbsp;, 1,? ? , 1s f c &nbsp;N T ,T = =1, WB &nbsp;in . in to is WB of 0” 1”); &nbsp; &nbsp;B. of &nbsp; is in . go of be we a is &nbsp;In we of of of In as is in a by &nbsp;S We of we is we of &nbsp;is we 55 As we of is to be by to is In DC of &nbsp;0””a &nbsp;do in DC we of it &nbsp; &nbsp; C. &nbsp; of to we to is by is of ?r(t) is by &nbsp;? ? ? ? ? ?ir t = s t * h t. &nbsp; is -8 of of in &nbsp;5 we as in . In we ER &nbsp;is to be of of &nbsp;to of as of is in to of in a &nbsp; of of PM is we of PM in is PM of of is in if we in is to on &nbsp;3. &nbsp;of of a in of we is PM do 0” &nbsp;1” in a if of is is SN be in is to of to go DC to of of a s is of &nbsp; &nbsp;中文譯文 &nbsp;采煤工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層設(shè)計(jì) 術(shù) &nbsp;摘要 &nbsp;為了保證安全生產(chǎn)的工作面，監(jiān)測(cè)和監(jiān)視采煤機(jī)，刮板運(yùn)輸機(jī)，液壓支架，運(yùn)輸機(jī)械，破碎機(jī)等是必要的。目前，它是很難的電纜傳輸模式，以適應(yīng)變化的工作場(chǎng)所的采煤工作面。因?yàn)楦鞣N各樣的因素輸電線路被損壞和折斷，我們使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（無線傳感器網(wǎng)絡(luò)） &nbsp;，可以靈活的放置和可擴(kuò)展性來解決這一問題。本文討論了設(shè)計(jì)中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)收發(fā)工作面與 種收發(fā)器有一些有用的優(yōu)勢(shì)，如成本低，能耗低，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)，硬件，無需估計(jì)工作面通道的特點(diǎn)。然而，探 測(cè)效率略低，但錯(cuò)誤率能滿足要求。 &nbsp;1 、導(dǎo)言 &nbsp;采煤工作面必須面對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件和工作條件差等問題。為了確保安全生產(chǎn)的工作面，以監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)面對(duì)采煤機(jī)，刮板運(yùn)輸機(jī)械，液壓支架，轉(zhuǎn)載機(jī)，破碎機(jī)和其他大型設(shè)備是必要的。此外，我們必須監(jiān)測(cè)地面的壓力、天然氣、一氧化碳、灰塵及其他環(huán)境參數(shù)。同時(shí)，移動(dòng)語音和圖像通信是必需的。目前，信號(hào)監(jiān)測(cè)來自于采煤工作面的電纜。由于面臨正在持續(xù)不斷的煤炭開采過程中，各種大型鋼鐵設(shè)備的采煤工作面需要推動(dòng)和不斷循環(huán)?？臻g的形狀是不斷變化在設(shè)備相對(duì)位置變化的同時(shí)。相應(yīng)地，通訊電纜是難以適用于不斷變 化的工作場(chǎng)景，使輸電線路損壞或終結(jié)頻繁和使采煤工作面的移動(dòng)語音和圖像通信不可能。所有這些問題都造成許多潛在安全生產(chǎn)的麻煩。我們認(rèn)為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（無線傳感器網(wǎng)絡(luò)）是可行的實(shí)施監(jiān)測(cè)和監(jiān)督的工作面，因?yàn)樗蟹胖渺`活，擴(kuò)展簡單，移動(dòng)方便，自主調(diào)節(jié)等一些有用的特性。 &nbsp;2 、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的采煤工作面 &nbsp;傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的采礦工作面是如圖 1所示。圖形中，該傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息的采集，通過一個(gè)或多個(gè)跳躍的群集節(jié)點(diǎn)，基站（匯節(jié)點(diǎn)）負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集，并傳輸給任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)，通過了插槽網(wǎng)絡(luò)，任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)綜合處理數(shù) 據(jù)，并對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)出指示。隧道工作面是一個(gè)有限的空間。支架，采煤機(jī)，運(yùn)輸和其他大型金屬設(shè)備的布局和煤，巖石和其他媒體是一個(gè)非均勻受限制的空間，這一切使傳輸通道更加復(fù)雜，傳輸無線傳感器節(jié)點(diǎn)的信號(hào)衰退和多路徑的現(xiàn)象較為嚴(yán)重。這些是傳感器網(wǎng)絡(luò)在地面上不同的。因此，收發(fā)器的設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)來說尤其重要。目前，有三個(gè)主要技術(shù)的物理層的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：窄帶調(diào)制技術(shù)，擴(kuò)頻技術(shù)和超寬帶（ &nbsp;技術(shù)。雖然 低功率譜密度，低復(fù)雜系統(tǒng)，低靈敏度的頻道衰落，更好的安全性，等等?？紤]到工作面的優(yōu)勢(shì)和特 點(diǎn)，我們已經(jīng)采用脈沖無線電超寬帶公司（ &nbsp; 技術(shù)，原因是： &nbsp;1 ） &nbsp;功耗，低成本和小尺寸是最重要的特點(diǎn)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。窄帶調(diào)制技術(shù)，擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，通常使用正弦載波，中頻和射頻電路中存在的系統(tǒng)，所以消耗更多的功耗比 輸介質(zhì)在采煤工作面是不統(tǒng)一的，這導(dǎo)致比無線通信系統(tǒng)在地面上更多的傳輸損耗。因此，低功耗變得尤為重要。在采煤工作面，作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)帶狀分布，節(jié)點(diǎn)只需要溝通鄰近節(jié)點(diǎn)。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基礎(chǔ)上的 消費(fèi)較低的傳輸能量 ，能滿足要求，并避免干擾對(duì)方在窄帶通信節(jié)點(diǎn)。此外，低功耗和高穿透力幫助設(shè)計(jì)安全設(shè)備和傳輸救災(zāi)信號(hào)。 &nbsp;2 ）強(qiáng)大的抗干擾能力。在采煤工作面，電力及機(jī)械設(shè)備已分布較窄。當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)或停止，電器火花可能會(huì)導(dǎo)致大量的電磁干擾。因此，良好的抗干擾能力是強(qiáng)烈需要在無線通信中應(yīng)用。 3 ）良好的抗干擾多路徑的能力。采煤工作面有一定的內(nèi)在特征，如狹窄的空間，更多類型的媒體，多路密集的通道，而紅外 以適用于這一復(fù)雜的環(huán)境與發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)：窄脈沖寬度，脈沖持續(xù)時(shí)間的比例小，高多路徑?jīng)Q議，較強(qiáng)的抗多徑和衰落能力。 &nbsp;4 ）結(jié)構(gòu)簡 單。紅外超寬帶，如沒有調(diào)制和上 /下變頻頻率，發(fā)射器結(jié)構(gòu)簡單，能耗更低等特征，使其更加可以接受。根據(jù)復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)和能耗納入考慮，紅外、 此，相比窄帶調(diào)制技術(shù)，擴(kuò)頻技術(shù)，無線通信系統(tǒng)基于 度，抗多徑和抗噪聲等等方面有著良好表現(xiàn)。 &nbsp;調(diào)節(jié)紅外 主要是 脈沖幅度放大調(diào)制 （ &nbsp; &nbsp;， &nbsp;相位調(diào)制） &nbsp;，但存在的 脈沖幅度放大調(diào)制 和 僅使超寬帶脈沖信號(hào)難以滿足一定的頻譜要求，還減少用電，從而增加能源消耗。幾個(gè)紅外超寬帶信號(hào) 的頻譜如圖 2 和圖 3 所示。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要低功耗， 脈沖幅度放大調(diào)制 經(jīng)常使用 結(jié)構(gòu)簡單。但是 直表現(xiàn)不佳的誤碼率（誤碼率） &nbsp;，抗噪性能的 業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)加強(qiáng)，如果我們通過手冊(cè)的情況下，密集多徑環(huán)境的采煤工作面。因此，我們使用 &nbsp;A、傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) &nbsp;變送器采用的 所示。信號(hào)失真，干擾和噪音所帶來的特殊環(huán)境工作面需要編碼保護(hù)信道編碼交織模塊。數(shù)據(jù)傳輸速率的原始資料較低，這使得它在未模塊化時(shí)難以滿足 們需要利用擴(kuò)頻碼轉(zhuǎn)換的原始資料，由較大的時(shí)間比轉(zhuǎn)換到一個(gè)較小的時(shí)間比率（納秒） &nbsp;。然后，我們可以通過脈沖形成電路產(chǎn)生脈沖信號(hào)的 滿足要求 后使用過濾器來優(yōu)化 把它從天線發(fā)送出去。 &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 該系統(tǒng)使用的高斯脈沖形式的 號(hào)。如果波傳播的是一階導(dǎo)數(shù)的 信號(hào)發(fā)出后，在理想的情況通過天線轉(zhuǎn)化為二階導(dǎo)數(shù)的高斯脈沖。此外，較低的順序高斯脈沖是，在更遠(yuǎn)的信號(hào)可以發(fā)送出相同的數(shù)據(jù)速率。在這里，我們選擇高斯雙，其硬件電路比較容易執(zhí)行和降低能源消耗。雖然干涉窄帶通信系統(tǒng)中存在地面無線通信，高階的高斯是更好地高斯窄脈沖形狀。但是，在采煤工作面我們并不需要考慮干擾其他窄帶通信，迄今為止，無線通信系統(tǒng)基本上在礦采煤工作面不存在的。第二高斯脈沖形狀可以表示為： &nbsp;? ? ? ?2222 22214? ? ???? ? ?????在這里 ? 是用來表示脈沖寬度，假設(shè)輸入信號(hào)是 ? ?個(gè)位道編碼后，每一個(gè)位的序列 ? ? 次。代碼持續(xù)時(shí)間以每比特由 果我們假設(shè)的偽隨機(jī)序列的傳感器節(jié)點(diǎn) &nbsp;?? ?度為 ，時(shí)間的長短碼片序列 ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?k k k &nbsp;m &nbsp;C ,Λ , C , &nbsp;? 1?替代。時(shí)間坐標(biāo)的 &nbsp;發(fā)出的 ? ?s ct t i T j T ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?*11Nk k km j s j s t p t d C t i T j &nbsp;p t i T j T????? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?????2 1,當(dāng) 0 , 1,? ? 當(dāng) 1, 1，我們可以認(rèn)為 ,s f c &nbsp;T T T??在實(shí)際應(yīng)用中當(dāng) N = 1 時(shí)， &nbsp; 。波形圖中從頂部到底的超寬帶波形是 形（波形的代碼“ &nbsp;0 ”和波形“ &nbsp;1 ” &nbsp;） &nbsp;; 當(dāng)幾個(gè)代碼發(fā)送波形產(chǎn)生 ; 通過帶通濾波器獲得 &nbsp;B、 接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì) &nbsp;接收結(jié)構(gòu)見圖 6 。通過接收天線將通過低噪聲放大器和濾波器收到信號(hào)。然后振幅的信號(hào)將被檢測(cè)隧道二極管峰值檢測(cè)器查處。然后我們就可以得 到一個(gè)長持續(xù)時(shí)間代碼的脈沖波形 &nbsp;,這個(gè)信號(hào)檢測(cè)經(jīng)過高通濾波和脈沖伸展的電路。最后一步是取樣和判斷。 &nbsp; 在這個(gè)設(shè)計(jì)里，我們使用字符的負(fù)阻區(qū)的隧道二極管。在這一區(qū)域，目前的下跌是由于電壓增加。這種消極抵抗的結(jié)果導(dǎo)致非?？斓那袚Q時(shí)間。經(jīng)過檢測(cè)隧道和通過高通濾波器和比較器，信號(hào)可以延伸和延時(shí)遙感門閂。我們能直接取樣和判斷信號(hào)，因?yàn)樾盘?hào)的寬度，我們得到的比我們第一次收到更廣泛。接收的種類不同于我們以前使用的方法。例如，文獻(xiàn) 555告訴有關(guān)接收器的技術(shù)。正如我們所知，一般相關(guān)接收器的本身集成的電路、精確時(shí)鐘的復(fù)雜性 是要高得多。有時(shí)，一般要求信道估計(jì)有關(guān)接收機(jī)需要匹配濾波器據(jù)信道模型參數(shù)。由于地下煤層通道特性極其復(fù)雜，使用信道估計(jì)的可能性就很小了。此外，接收不需要的換設(shè)備，因?yàn)楸容^器有固定的位置代碼“ &nbsp;0 ”和“ &nbsp;1 ” &nbsp;。此外，拉伸的代碼有一個(gè)相對(duì)較長的持續(xù)時(shí)間，這并不需要較高的判斷脈沖精度。因此，整體而言，接收器并不需要復(fù)雜的信道估計(jì)和 能源消耗和復(fù)雜性大大降低。但是，我們不能忽視的缺點(diǎn)是這種接收機(jī)有更大的信號(hào)衰減，較低的檢測(cè)效率。 &nbsp;C、 采煤工作面的傳播環(huán)境屬于密集多徑型 。我們提到的信道模型的理論被建議和 渠道模式相結(jié)合，這是礦井采煤工作面的基礎(chǔ)和特征。假設(shè)離 散 脈 沖 響 應(yīng) 為 ??r(t) 是 所 收 到 的 信 號(hào) 的 一 個(gè) 節(jié) 點(diǎn) 。 那么 , ? ? ? ? ? ?ir t s t h t??. &nbsp; 接收器和發(fā)射器之間的距離約 5，可滿足節(jié)點(diǎn)在采煤工作面的分布要求。代碼持續(xù)時(shí)間是 25持續(xù)時(shí)間的 是 80根據(jù)這一條件，我們可以得到的曲線，正如圖 8中所示 . &nbsp;事實(shí)上，當(dāng)我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的誤碼率 測(cè)試，因?yàn)槊簩油ǖ缽?fù)雜性的特點(diǎn)性能如圖 8是不容易看到的。根據(jù)研究結(jié)果，抗噪聲性能變得異常，如衰落的信號(hào)和距離和路徑數(shù)額的大規(guī)模增加和減少不成比例的。 &nbsp;因?yàn)楫?dāng)我們采用相關(guān)的接收器， 性能的抗噪聲的 關(guān)接收機(jī)優(yōu)于 &nbsp;考慮到結(jié)構(gòu)簡化的接收器和以及特殊性質(zhì)的采煤工作面，即使我們?cè)诒疚挠懻摰慕邮掌鞑粌?yōu)于有關(guān)接收機(jī)的抗噪聲性能， &nbsp;3 、結(jié)論 &nbsp;由于有限的空間的非均勻介質(zhì)和復(fù)雜的通道性質(zhì)的采煤工作面，我們發(fā)送和接收的信號(hào)的模式選擇是非常重要的。 考慮到的 &nbsp;“ &nbsp;0 ”和“ &nbsp;1 ”出現(xiàn)在相同的概率，如果沒有，離散頻譜的數(shù)額就小，對(duì)能耗低的強(qiáng)烈要求是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有的吸引力。因此，通信方式可用于采煤工作面。利用高斯分布來發(fā)送信號(hào)的來源可滿足地層校正要求。采取復(fù)雜的傳輸信道，使用非相干接收的方法，使用隧道二極管檢測(cè)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過比較和伸展電路進(jìn)行取樣和執(zhí)行判斷。這種方法不需要信道估計(jì)和 沖采樣精度較高，這些決定了簡化接收機(jī)的結(jié)構(gòu)的可能性很大。然而，該方法比傳統(tǒng)的相關(guān)接收器得到了更大的衰減和壞的抗噪性能。但是讓我們考慮 進(jìn)每一個(gè)重要的因素，接收方法適用于特殊環(huán)境的采煤工作面。 &nbsp;</p>