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基于CAN总线的井下人员定位系统设计的中期报告
一、研究背景
在石油、煤炭、非煤等矿井行业，生产过程中人员作业、安全生产是一项关键性问题。为了提高生产效率和安全标准，可采用井下人员定位系统来实现对矿工的实时跟踪和定位，及时预警危险情况。CAN总线已被广泛应用于工业领域，它的良好实时性、高可靠性、高兼容性、简单的电气布线和低成本等优点也为实现井下人员定位提供了个可行思路。
二、研究内容
1、系统总体设计：根据井下人员定位功能要求及基于CAN总线的技术特点，设计一个井下人员定位系统。选择ARM作为主控芯片，实现CAN总线和各个模块之间的通讯和协议处理；使用GPS接收模块获取矿工位置信息，利用无线传感器网络实现节点之间的互联，实时获取节点数据并上传到云端。
2、CAN总线及相关硬件设计：CAN总数件具有高可靠性、抗干扰能力强、传输速率快、线路成本低等优点。设计CAN总线和接口电路板，将CAN总线与主控芯片连接，采用TXS0102电平翻转芯片实现CAN总线和其他电平信号的转换。通过CAN总线实现主控芯片与其他模块之间的数据传输和通讯。
3、无线传感器网络设计：采用无线传感器网络（WSN）作为节点通讯方式，使得节点布置和更换更加灵活方便。设计WSN节点并实现和主控芯片的数据通讯，利用压力、温度等传感器采集矿井内部环境数据，上传到主控芯片和云平台。
4、系统软件设计：基于嵌入式Linux系统设计系统软件，实现节点之间通讯和数据处理。实现主控芯片与GPS模块的通讯，能够实时获取矿工位置信息。编写CAN通讯协议和相关算法，实现井下人员的实时定位和跟踪，开发数据可视化界面，方便相关人员查看和管理。
三、预期成果
1、总体设计方案与硬件实现方案；
2、CAN总线、无线传感器网络等模块电路图和PCB制作图；
3、GPS模块、CAN总线、无线传感器网络的通讯协议和相关算法源代码；
4、系统软件源代码及相关文档；
5、系统测试报告。
四、进展情况
1、已经完成系统总体设计，确定了使用的硬件和软件平台，熟悉了相关技术和算法；
2、完成了CAN总线、GPS模块、无线传感器网络等电路设计，完成PCB板设计和制作；
3、进行硬件和软件的模块测试，初步验证了通讯协议和算法的正确性；
4、开始系统软件编程，编写了GPS模块和CAN通讯协议的驱动程序；
5、制定了下一步工作计划，包括完成节点软件编写、系统集成调试、数据可视化界面开发等。