近年来,随着科学技术的飞速发展,各种定位技术不断被应用到煤矿井下人员定位系统。传统定位系统由于硬件限制、定位方法不合理,导致定位精度差,无法完成实时定位,监控困难。本文选取基于信号强度的定位技术,利用ZigBee技术组建井下无线网络,以CC2530芯片为核心,结合多种定位算法,创建了一套具有实时定位功能的高精度井下人员定位系统。系统实现了包括人员实时定位、人员考勤、人员报警、系统自检、数据压缩和存储等功能。主要研究工作如下:(1)针对传统定位系统存在的问题,结合最新国家标准,根据新的功能要求,设计了一款新的井下人员定位系统。硬件部分,设计了井下各类无线节点包括定位分站、移动节点和参考节点的电路系统;软件部分,开发了上位机以及各类无线节点的软件系统,完成了定位分站与上位机的通信协议。上位机软件支持多种基于信号强度的定位算法,包括RSSI位置指纹定位法、三边定位法和分级定位法,其中RSSI位置指纹定位法支持多种匹配算法,上位机软件允许同一时刻在不同定位区域使用不同的定位算法,以便系统管理人员根据环境灵活更改定位算法。(2)对三边定位法和RSSI位置指纹定位法进行改进,提出了新的定位算法,即分级定位法。分级定位法是三边定位法的替代算法,可利用无线电传播模型中的屏蔽模型进行基于信号强度的定位,不仅可以实现高精度定位,还可以给出定位误差的估算值。(3)针对定位过程中系统随机误差难以消减的问题,引入卡尔曼滤波辅助定位,卡尔曼滤波可有效减少系统随机误差造成的不良影响,提高系统定位精度。卡尔曼滤波最适合辅助分级定位法进行定位,分级定位法可估计定位误差,从而自动调整卡尔曼滤波参数完成滤波,可有效减少系统随机误差带来的定位错误。(4)对三边定位法、RSSI位置指纹定位法和分级定位法进行试验验证,结果表明:分级定位法与RSSI位置指纹定位法定位精度相当,但较RSSI位置指纹定位法灵活性好;分级定位法较传统三边定位算法定位精度提升约30%,平均定位误差为1.2米左右,恶劣环境下,比传统三边定位算法定位精度提升约60%,平均定位误差为2.3米左右。