機械專業(yè)外文文獻翻譯-外文翻譯--采煤工作面無線傳感器網絡物理層設計UWB技術

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翻譯部分  英文原文  n    In to of  it is to   At it is  to to in of we  is to be to of SN WB of as to of no to is         1.       In to of in it is to In we  At is At is by As is of of in to be of is of of  in is to be so is or is to of  We is to to it of      2. in      of is . In of or to is of to is to of is a is a in of on     of of it is At of in WB  to so  of  we  1) of  IF F in WB no in is to on In SN to SN in In to 2) In  or a of So is in 3) to as of a be to 4) as no  up/it to of is to of to on  a on so        of AM PM to a it in   . SN OK OK on  as is be if  PM of in we PM in of   A. of    PM is . by in of is it to CC in of We to a a  we PM  to  to it           to be WB If a is is to be of in In of  be we is  of is in  of  we do to to  so is in s A be   2222 22214  is to  is by is of   so is  If we of k of , of   be   12, , , ,k k k  C C 1of in by k is s   N*k k km j s  - j = 1j s  - j = 1S t = p t d C t - i T - j T - = d C p t - i T - j T - 2 1,  , 1, , 1s f c  N T ,T = =1, WB  in . in to is WB of 0” 1”);    B. of   is in . go of be we a is  In we of of of In as is in a by  S We of we is we of  is we 55 As we of is to be by to is In DC of  0”a  do in DC we of it     C.   of to we to is by is of r(t) is by   ir t = s t * h t.   is -8 of of in  5 we as in . In we ER  is to be of of  to of as of is in to of in a   of of PM is we of PM in is PM of of is in if we in is to on  3.  of of a in of we is PM do 0”  1” in a if of is is SN be in is to of to go DC to of of a s is of    中文譯文  采煤工作面無線傳感器網絡物理層設計 術  摘要  為了保證安全生產的工作面，監(jiān)測和監(jiān)視采煤機，刮板運輸機，液壓支架，運輸機械，破碎機等是必要的。目前，它是很難的電纜傳輸模式，以適應變化的工作場所的采煤工作面。因為各種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絡（無線傳感器網絡）  ，可以靈活的放置和可擴展性來解決這一問題。本文討論了設計中的無線傳感器網絡收發(fā)工作面與 種收發(fā)器有一些有用的優(yōu)勢，如成本低，能耗低，結構簡單，易于實現的設計，硬件，無需估計工作面通道的特點。然而，探 測效率略低，但錯誤率能滿足要求。  1 、導言  采煤工作面必須面對復雜地質條件和工作條件差等問題。為了確保安全生產的工作面，以監(jiān)測實時面對采煤機，刮板運輸機械，液壓支架，轉載機，破碎機和其他大型設備是必要的。此外，我們必須監(jiān)測地面的壓力、天然氣、一氧化碳、灰塵及其他環(huán)境參數。同時，移動語音和圖像通信是必需的。目前，信號監(jiān)測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，各種大型鋼鐵設備的采煤工作面需要推動和不斷循環(huán)?？臻g的形狀是不斷變化在設備相對位置變化的同時。相應地，通訊電纜是難以適用于不斷變 化的工作場景，使輸電線路損壞或終結頻繁和使采煤工作面的移動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的麻煩。我們認為無線傳感器網絡（無線傳感器網絡）是可行的實施監(jiān)測和監(jiān)督的工作面，因為它有放置靈活，擴展簡單，移動方便，自主調節(jié)等一些有用的特性。  2 、無線傳感器網絡體系結構中的采煤工作面  傳感器網絡系統(tǒng)結構的采礦工作面是如圖 1所示。圖形中，該傳感器節(jié)點發(fā)送的信息的采集，通過一個或多個跳躍的群集節(jié)點，基站（匯節(jié)點）負責數據的收集，并傳輸給任務管理節(jié)點，通過了插槽網絡，任務管理節(jié)點負責綜合處理數 據，并對傳感器網絡發(fā)出指示。隧道工作面是一個有限的空間。支架，采煤機，運輸和其他大型金屬設備的布局和煤，巖石和其他媒體是一個非均勻受限制的空間，這一切使傳輸通道更加復雜，傳輸無線傳感器節(jié)點的信號衰退和多路徑的現象較為嚴重。這些是傳感器網絡在地面上不同的。因此，收發(fā)器的設計節(jié)點來說尤其重要。目前，有三個主要技術的物理層的無線傳感器網絡：窄帶調制技術，擴頻技術和超寬帶（  技術。雖然 低功率譜密度，低復雜系統(tǒng)，低靈敏度的頻道衰落，更好的安全性，等等。考慮到工作面的優(yōu)勢和特 點，我們已經采用脈沖無線電超寬帶公司（   技術，原因是：  1 ）  功耗，低成本和小尺寸是最重要的特點，無線傳感器網絡節(jié)點。窄帶調制技術，擴頻調制技術，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 輸介質在采煤工作面是不統(tǒng)一的，這導致比無線通信系統(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，作為無線傳感器網絡節(jié)點呈現帶狀分布，節(jié)點只需要溝通鄰近節(jié)點。在無線傳感器網絡系統(tǒng)基礎上的 消費較低的傳輸能量 ，能滿足要求，并避免干擾對方在窄帶通信節(jié)點。此外，低功耗和高穿透力幫助設計安全設備和傳輸救災信號。  2 ）強大的抗干擾能力。在采煤工作面，電力及機械設備已分布較窄。當設備啟動或停止，電器火花可能會導致大量的電磁干擾。因此，良好的抗干擾能力是強烈需要在無線通信中應用。 3 ）良好的抗干擾多路徑的能力。采煤工作面有一定的內在特征，如狹窄的空間，更多類型的媒體，多路密集的通道，而紅外 以適用于這一復雜的環(huán)境與發(fā)揮自己的優(yōu)勢：窄脈沖寬度，脈沖持續(xù)時間的比例小，高多路徑決議，較強的抗多徑和衰落能力。  4 ）結構簡 單。紅外超寬帶，如沒有調制和上 /下變頻頻率，發(fā)射器結構簡單，能耗更低等特征，使其更加可以接受。根據復雜的節(jié)點和能耗納入考慮，紅外、 此，相比窄帶調制技術，擴頻技術，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。  調節(jié)紅外 主要是 脈沖幅度放大調制 （    ，  相位調制）  ，但存在的 脈沖幅度放大調制 和 僅使超寬帶脈沖信號難以滿足一定的頻譜要求，還減少用電，從而增加能源消耗。幾個紅外超寬帶信號 的頻譜如圖 2 和圖 3 所示。由于無線傳感器網絡系統(tǒng)需要低功耗， 脈沖幅度放大調制 經常使用 結構簡單。但是 直表現不佳的誤碼率（誤碼率）  ，抗噪性能的 業(yè)標準將會加強，如果我們通過手冊的情況下，密集多徑環(huán)境的采煤工作面。因此，我們使用  A、傳輸系統(tǒng)的設計  變送器采用的 所示。信號失真，干擾和噪音所帶來的特殊環(huán)境工作面需要編碼保護信道編碼交織模塊。數據傳輸速率的原始資料較低，這使得它在未模塊化時難以滿足 們需要利用擴頻碼轉換的原始資料，由較大的時間比轉換到一個較小的時間比率（納秒）  。然后，我們可以通過脈沖形成電路產生脈沖信號的 滿足要求 后使用過濾器來優(yōu)化 把它從天線發(fā)送出去。         該系統(tǒng)使用的高斯脈沖形式的 號。如果波傳播的是一階導數的 信號發(fā)出后，在理想的情況通過天線轉化為二階導數的高斯脈沖。此外，較低的順序高斯脈沖是，在更遠的信號可以發(fā)送出相同的數據速率。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：   2222 22214 在這里 是用來表示脈沖寬度，假設輸入信號是 個位道編碼后，每一個位的序列 次。代碼持續(xù)時間以每比特由 果我們假設的偽隨機序列的傳感器節(jié)點   度為 ，時間的長短碼片序列 k k k  m  C , , C ,   1替代。時間坐標的  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  p t i T j T 2 1,當 0 , 1, 當 1, 1，我們可以認為 ,s f c  T T T在實際應用中當 N = 1 時，   。波形圖中從頂部到底的超寬帶波形是 形（波形的代碼“  0 ”和波形“  1 ”  ）   當幾個代碼發(fā)送波形產生 ; 通過帶通濾波器獲得  B、 接收系統(tǒng)的設計  接收結構見圖 6 。通過接收天線將通過低噪聲放大器和濾波器收到信號。然后振幅的信號將被檢測隧道二極管峰值檢測器查處。然后我們就可以得 到一個長持續(xù)時間代碼的脈沖波形  ,這個信號檢測經過高通濾波和脈沖伸展的電路。最后一步是取樣和判斷。   在這個設計里，我們使用字符的負阻區(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。這種消極抵抗的結果導致非?？斓那袚Q時間。經過檢測隧道和通過高通濾波器和比較器，信號可以延伸和延時遙感門閂。我們能直接取樣和判斷信號，因為信號的寬度，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 555告訴有關接收器的技術。正如我們所知，一般相關接收器的本身集成的電路、精確時鐘的復雜性 是要高得多。有時，一般要求信道估計有關接收機需要匹配濾波器據信道模型參數。由于地下煤層通道特性極其復雜，使用信道估計的可能性就很小了。此外，接收不需要的換設備，因為比較器有固定的位置代碼“  0 ”和“  1 ”  。此外，拉伸的代碼有一個相對較長的持續(xù)時間，這并不需要較高的判斷脈沖精度。因此，整體而言，接收器并不需要復雜的信道估計和 能源消耗和復雜性大大降低。但是，我們不能忽視的缺點是這種接收機有更大的信號衰減，較低的檢測效率。  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 渠道模式相結合，這是礦井采煤工作面的基礎和特征。假設離 散 脈 沖 響 應 為 r(t) 是 所 收 到 的 信 號 的 一 個 節(jié) 點 。 那么 , ir t s t h t.   接收器和發(fā)射器之間的距離約 5，可滿足節(jié)點在采煤工作面的分布要求。代碼持續(xù)時間是 25持續(xù)時間的 是 80根據這一條件，我們可以得到的曲線，正如圖 8中所示 .  事實上，當我們進行了實驗的誤碼率 測試，因為煤層通道復雜性的特點性能如圖 8是不容易看到的。根據研究結果，抗噪聲性能變得異常，如衰落的信號和距離和路徑數額的大規(guī)模增加和減少不成比例的。  因為當我們采用相關的接收器， 性能的抗噪聲的 關接收機優(yōu)于  考慮到結構簡化的接收器和以及特殊性質的采煤工作面，即使我們在本文討論的接收器不優(yōu)于有關接收機的抗噪聲性能，  3 、結論  由于有限的空間的非均勻介質和復雜的通道性質的采煤工作面，我們發(fā)送和接收的信號的模式選擇是非常重要的。 考慮到的  “  0 ”和“  1 ”出現在相同的概率，如果沒有，離散頻譜的數額就小，對能耗低的強烈要求是無線傳感器網絡系統(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)送信號的來源可滿足地層校正要求。采取復雜的傳輸信道，使用非相干接收的方法，使用隧道二極管檢測信號，信號經過比較和伸展電路進行取樣和執(zhí)行判斷。這種方法不需要信道估計和 沖采樣精度較高，這些決定了簡化接收機的結構的可能性很大。然而，該方法比傳統(tǒng)的相關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 進每一個重要的因素，接收方法適用于特殊環(huán)境的采煤工作面。