井下巷道中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)因具有可移動(dòng)、低成本、可靠性高、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于對井下巷道中的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控以及目標(biāo)追蹤。井下無線傳感器節(jié)點(diǎn)大部分節(jié)點(diǎn)屬于固定節(jié)點(diǎn)，而實(shí)際情況中井下工作人員等相關(guān)節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性，單純的靜態(tài)定位和單純的動(dòng)態(tài)定位是難以完全適用于所有節(jié)點(diǎn)。因此本文將根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)在井下巷道中的不同定位需要，分別提出了適用于井下的固定節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法。首先，根據(jù)井下巷道的結(jié)構(gòu)

2、提出了一種改進(jìn)的三維DV-HOP井下固定節(jié)點(diǎn)定位算法，然后在固定節(jié)點(diǎn)定位的基礎(chǔ)上提出了一種適用于井下的蒙特卡洛移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法。
　　本文主要的研究內(nèi)容為：
　　(1)提出一種基于三維DV-HOP的井下固定節(jié)點(diǎn)定位算法。經(jīng)過詳細(xì)分析井下巷道模型以及傳統(tǒng)三維DV-HOP后，在傳統(tǒng)三維DV-HOP不足的基礎(chǔ)上，利用井下狹長空間特征以及井下RSSI模型對DV-HOP進(jìn)行了修正從而提高其定位精度。首先利用RSSI和距離的關(guān)系對DV-

3、HOP的跳數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，然后采用差分方法對待定節(jié)點(diǎn)到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離進(jìn)行改進(jìn)，最后引入了刷選機(jī)制選出3個(gè)最優(yōu)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對待定節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。仿真結(jié)果表明，本文所提的方法可以較大幅度提高井下固定節(jié)點(diǎn)的定位精度，適用于井下定位。
　　(2)提出一種基于信號強(qiáng)度的井下蒙特卡洛移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法。在詳細(xì)分析了蒙特卡洛算法以及改進(jìn)的井下蒙特卡洛算法的基礎(chǔ)上，針對這些算法的不足之處，結(jié)合井下巷道空間結(jié)構(gòu)以及信號強(qiáng)度來對這些算法進(jìn)行改進(jìn)從而提高定位精度。

4、首先利用信號強(qiáng)度的變化來判斷節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，然后根據(jù)前一時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)位置以及運(yùn)動(dòng)速度矢量來構(gòu)建采樣區(qū)域，最后采用一跳信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對樣本進(jìn)行過濾。仿真結(jié)果表明，本文改進(jìn)的算法的定位精度明顯提高了，很適合井下定位。
　　綜上，本文主要以井下巷道為研究背景，結(jié)合井下巷道空間結(jié)構(gòu)特征提出了井下固定節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法，并通過matlab仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)的兩個(gè)算法在定位精度上都有很大的提高，更能準(zhǔn)確的達(dá)到對井下巷道環(huán)境監(jiān)控