井下异构无线传感器网络定位算法研究

发布时间：2017-11-02 19:31

  本文关键词：井下异构无线传感器网络定位算法研究

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【摘要】：随着经济的发展,安全生产成为了煤矿企业当前最为重视的问题,而安全生产中最重要的环节就是井下环境的监测与人员定位。在矿井发生事故时因不能有效地对事故位置和人员进行准确定位,而延误紧急救援的现象时有发生。越来越多的企业应用无线传感器网络进行矿井环境的监测与人员定位。但由于井下巷道环境复杂,地面上的无线传感器网络定位算法无法直接应用于其中。有必要在详细研究井下巷道空间结构及与之适应的拓扑结构基础上,结合分析传统定位算法的特点与不足,研究设计满足矿井环境需要的井下无线传感器网络节点定位算法。 要实现矿井传感器节点定位,必须要研究井下巷道的传感器网络拓扑关系,进而建立定位模型。本文给出了描述井下巷道的网络结构的方法,并重点研究了巷道弯曲、转折等情形的线性化方法。因电磁波在井下环境中损耗情况与自由空间有所不同,通过分析几种常见无线信号传输耗损模型得知：屏蔽模型考虑了实际信道对无线电磁波传输的影响,因此更能适应井下复杂环境的需要。 结合井下无线传感器网络中的异构性,分析了现有的典型定位算法的优点和局限性。针对井下巷道特殊环境和异构无线传感器网络特点而提出一种改进的DV-HOP固定节点定位算法和一种基于蒙特卡罗移动节点定位算法(MCL)的改进算法。 DV-HOP改进固定节点定位算法根据井下节点分布不均匀和平均跳距之间的偏差度对定位精度的影响,来划分节点通信区域,在选取跳数和平均跳距的过程中均引入了一个筛选因子,从而得到更加精确的平均跳数和平均跳距,以达到提高定位精度目的。仿真结果表明：该方案能有效提高DV-HOP算法定位精度,更加适合井下弯曲复杂场景的定位。 而蒙特卡罗移动节点改进算法是根据井下节点移动情况建立合适的移动模型,结合井下巷道的特点,将区域划分这一思想引入到蒙特卡罗算法中来,利用节点通信半径的关系来提高算法的滤波精度,从而达到提高定位精度的目的。仿真结果表明,在节点移动速度一定时,改进的蒙特卡罗算法定位精度比传统算法精度要高,适合井下移动节点的定位。
【关键词】：井下巷道 异构无线传感器网络 DV-HOP MCL 选择因子 定位误差
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD76;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 论文主要研究内容9-10
• 1.3 井下定位技术及国内外研究现状10-12
• 1.4 结构安排12-14
• 第二章 井下巷道模型14-23
• 2.1 井下空间模型14-18
• 2.2 井下无线传输损耗模型18-21
• 2.2.1 自由空间损耗模型19-20
• 2.2.2 屏蔽模型20
• 2.2.3 信号衰落模型20-21
• 2.3 本章小结21-23
• 第三章 无线传感器网络及定位技术23-38
• 3.1 无线传感器网络简介23-25
• 3.1.1 WSN网络体系结构及特点23-24
• 3.1.2 异构WSN网络24-25
• 3.2 WSN定位原理25-36
• 3.2.1 基于测距的定位算法26-28
• 3.2.2 典型定位计算法方法28-31
• 3.2.3 基于非测距的定位算法31-35
• 3.2.4 移动节点定位算法35-36
• 3.3 定位算法性能评价36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第四章 井下异构WSN定位算法的改进38-45
• 4.1 引言38
• 4.2 DV-HOP算法误差分析38-39
• 4.3 井下DV-HOP定位算法改进39-43
• 4.4 算法仿真43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 井下蒙特卡罗移动节点定位算法改进应用45-51
• 5.1 引言45
• 5.2 蒙特卡罗定位算法45-47
• 5.2.1 蒙特卡罗定位算法过程45-47
• 5.2.2 蒙特卡罗定位算法的不足47
• 5.3 井下蒙特卡罗定位算法的改进应用47-49
• 5.4 算法仿真49-50
• 5.5 本章小结50-51
• 第六章 总结与展望51-53
• 6.1 本文总结51
• 6.2 后续研究展望51-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 攻读学位期间的研究成果57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1132872