基于MB-OFDM-UWB的煤礦井下無線多媒體傳感器網絡技術研究.pdf

1、針對煤礦井下監(jiān)測環(huán)境復雜，無線信道多徑衰落嚴重及傳感器網絡中節(jié)點能量受限等問題，為了保證煤礦安全生產的順利進行，需要更加全面、準確的獲取井下環(huán)境監(jiān)測信息。為此，本文基于MB-OFDM-UWB構建了煤礦井下無線多媒體傳感器網絡，對其中的若干關鍵技術進行了研究。主要研究內容和成果如下:
　　(1)針對煤礦井下巷道帶狀受限空間的特性以及多媒體信息采集的需求，基于MB-OFDM-UWB構建了煤礦井下異構無線多媒體傳感器網絡系統(tǒng)，設計了網絡

2、拓撲結構與工作方式，使網絡可以有效工作。
　　(2)針對煤礦井下狹長受限空間中無線信道多徑衰落嚴重，一些位置的節(jié)點到基站的信道條件較差的問題，提出了一種煤礦井下異構無線多媒體傳感器網絡MB-OFDM-UWB時頻編碼協(xié)作傳輸方案。該方案實現(xiàn)了信道狀況較好與較差節(jié)點間的協(xié)作。仿真結果表明，采用所提出的煤礦井下MB-OFDM-UWB時頻編碼協(xié)作傳輸方案，顯著提高了網絡中信道狀況較差節(jié)點的誤碼率性能。
　　(3)針對煤礦井下巷道狹長

3、結構的特點，提出了一種基于虛擬網格劃分的煤礦井下異構無線多媒體傳感器網絡PREVG分簇算法。該算法依據(jù)網絡中節(jié)點的通信半徑對節(jié)點劃分虛擬網格進行分簇管理，并在選取上層簇頭節(jié)點過程中考量節(jié)點的剩余能量及所處位置信息。仿真結果表明，采用所提出的煤礦井下PREVG分簇算法能夠有效提高網絡中數(shù)據(jù)的傳輸效率，均衡網絡中節(jié)點的能量消耗，延長網絡的生命周期。
　　(4)針對煤礦井下傳感器網絡節(jié)點能量受限，上層簇頭節(jié)點與匯聚節(jié)點一般距離較遠，向匯

4、聚節(jié)點傳送數(shù)據(jù)耗能大的問題，結合PREVG分簇算法，提出了一種基于蟻群的煤礦井下異構無線多媒體傳感器網絡EDACA路由算法。該算法對上層簇頭節(jié)點引入備選簇頭節(jié)點，并在簇頭節(jié)點至匯聚節(jié)點的路由選擇過程中考量各簇頭節(jié)點的剩余能量及節(jié)點間距離信息。仿真結果表明，采用所提出的煤礦井下EDACA路由算法能夠明顯減少網絡中能量耗盡的節(jié)點的數(shù)目，保證數(shù)據(jù)的長效傳輸，延長網絡的生命周期，提升網絡的監(jiān)測性能。
　　以上結果表明，在普通節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸過