煤礦井下無線傳感器網絡三維定位算法研究.pdf

1、無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)是通過各種傳感器節(jié)點之間的協(xié)同工作，實現(xiàn)對限定空間內信息的收集和傳輸。它拓展了人們獲取各種信息的能力和手段，具有很好的應用前景，是目前最具影響力的技術之一。在無線傳感器網絡中節(jié)點都是隨意布置在限定空間中，由于節(jié)點位置對于感知到的信息十分重要，因此，WSN中未知節(jié)點的定位就成為網絡一切效能的基礎。無線傳感器網絡(WSN)中節(jié)點定位的實現(xiàn)可以通過在節(jié)點上增加相應的定位設

2、備來實現(xiàn)，但這種方法會增加節(jié)點對硬件的要求，同時也會導致傳感器節(jié)點單價的提高，增加網絡的成本，不利于在網絡中大量布置，因此研究出更好的傳感器節(jié)點定位技術對于WSN的推廣和應用就變得非常有必要。
　　WSN的定位算法主要有兩類:與測距相關（基于測距）和與測距無關（基于非測距）的方法?；跍y距算法達到的定位精度高、定位效能好，但它對節(jié)點軟、硬件要求高，且功耗大;基于非測距算法的實現(xiàn)較簡單，但其定位精度和效能要低于非測距算法。
　

3、　本文旨在研究煤礦井下巷道中節(jié)點定位算法情況，對比不同定位算法在煤礦巷道中的定位效果，實現(xiàn)對煤礦井下巷道中定位算法的研究。本文具體研究內容包括:
　　(1)根據巷道實際情況，建立巷道模型及巷道中錨節(jié)點部署方法，建立井下巷道三維定位模型。
　　(2)將新巷道錨節(jié)點模型與煤礦井下巷道實際情況相結合，提出了基于RSSI測距定位算法，并在該算法中引入粒子群優(yōu)化算法，降低測距過程中所產生的誤差對節(jié)點定位精度的影響，并進行系統(tǒng)模型的理論

4、分析。
　　(3)在RSSI算法基礎上，針對井下特殊區(qū)域內對定位精度的要求，提出并下TDOA/AOA混合算法。該算法對節(jié)點硬件有一定要求，但其實現(xiàn)的定位精度卻是其他算法無法比擬的，仿真時選擇不同測距算法進行模型論證和算法驗證。
　　(4)研究了非測距定位算法的特性，結合井下巷道地形模型，通過構建巷道Voronoi圖，增加巷道內虛擬錨節(jié)點數(shù)量，并結合DV-Hop算法引出新的井下三維定位算法，該算法兼顧網絡成本和定位精度的需求。