随着国家对矿业安全监管的重视,用于矿井应急救援的现代化电子设备愈发体现其重要性。目前国内外大多数井下人员定位系统均采用铺设电缆与RFID节点的方式,建立地面监控室与井下的通信连接。该方案不仅加大了系统安装的成本,并且当矿难发生时易遭到破坏。一旦有线连接中断,井下的定位设备将全部失效。本文通过研究矿井的信道环境以及透地通信技术的特点,以ZigBee技术为核心提出了一套井下无线网络设计方案,能够与透地通信系统相结合,在有线通信中断的情况下实现对井下作业人员的定位与调度。课题完成的主要研究工作如下:(1)简要介绍了传导电流场通信技术的相关原理,通过理论公式与仿真分析了透地通信的特点,并在实际矿井环境中进行了外场信道测试,总结了透地通信的信道特性以及矿井环境下对系统的设计需求,为后续系统实现方案提供依据。(2)针对应急透地通信的信道特性,选用了ZigBee技术作为井下无线网络的实现方案。介绍了ZigBee技术的概念与特点,详细论述了其网络中的设备类型、拓扑结构与地址分配机制,提出了利用各设备间信号接收强度RSSI结合三边加权定位算法进行节点定位的方法,以及在井下具体环境中的定位实现方案。(3)在理论分析的基础上设计了一套基于ZigBee技术的井下人员定位系统,介绍了各系统部分功能的硬件电路设计方案,展示了硬件实现成果。(4)完成了软件程序的设计,在IAR开发工具下利用C语言完成了ZigBee程序的开发,并通过WPF编写了上位机界面。详细阐述了各设备的软件工作流程,设计了一套针对低信息速率情况下的透地通信协议。(5)文章最后对系统进行了实验室环境下的实测与调试,并说明了目前存在的不足之处,并对今后可能的改进方法做出了说明。