本文關(guān)鍵詞：礦山物聯(lián)網(wǎng)自主組網(wǎng)模型與方法研究

  更多相關(guān)文章： 礦山物聯(lián)網(wǎng) 自組織 三維定位 地址分配 RSSI 局部覆蓋 拓撲控制

【摘要】：論文針對礦山安全生產(chǎn)過程中存在低智能化、信息化落后及安全監(jiān)測不全面等問題,將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于礦山安全生產(chǎn)領(lǐng)域,從而全面改善礦山安全生產(chǎn)的環(huán)境。本文以礦山物聯(lián)網(wǎng)的自組網(wǎng)為中心,重點研究了礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)三維空間定位、地址標(biāo)識分配和覆蓋與拓撲控制。論文主要研究成果有： 1.利用RSSI(接收信號強度指示)技術(shù)將信號強度轉(zhuǎn)換為距離,從減小三維空間定位誤差提高定位精度角度出發(fā),提出了一種RSSI輔助三維空間坐標(biāo)四面體質(zhì)心定位算法。由于現(xiàn)實環(huán)境很復(fù)雜,存在錨節(jié)點組成四面體不包含未知節(jié)點的情況,運用篩選優(yōu)質(zhì)RSSI值,轉(zhuǎn)換為未知節(jié)點與錨節(jié)點的距離,進而計算和比較四面體體積來進行排除；對包含未知節(jié)點的四面體進行質(zhì)心迭代求解,此外,對不滿足條件的情況運用RSSI均值加權(quán)質(zhì)心定位算法。仿真表明,該算法定位誤差小,定位覆蓋率高。 2.針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)地址分配過程中,地址長度過長及信息交換而導(dǎo)致通信能耗較大的問題,提出了一種檢測冗余節(jié)點及再利用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC地址分配算法。該算法采用地址復(fù)用技術(shù)將MAC地址分為簇地址和簇內(nèi)地址,在簇內(nèi)分配簇內(nèi)地址時,先檢測簇內(nèi)存在的冗余節(jié)點使其休眠,既減少了參與分配地址的節(jié)點數(shù)量,降低簇內(nèi)節(jié)點平均地址長度,又減少了節(jié)點與冗余節(jié)點交換信息的能耗；然后根據(jù)節(jié)點的剩余能量及其鄰居節(jié)點數(shù)量分配不同長度的簇內(nèi)地址。另外,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中能量消耗過快的節(jié)點達到一定比例時,對簇內(nèi)地址進行更新,并利用冗余節(jié)點代替死亡節(jié)點。仿真表明,該算法減少了節(jié)點的平均地址長度及通信量,降低了通信能耗,有效地延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。 3.針對實際應(yīng)用中,完全覆蓋有時并不是必需的,提出采用局部覆蓋拓撲控制算法。該算法預(yù)先設(shè)定覆蓋率,再通過局部覆蓋模型確定鄰居節(jié)點間距離,并通過局部覆蓋冗余節(jié)點判斷方法進行節(jié)點冗余判斷。仿真表明,該算法減少了網(wǎng)絡(luò)工作節(jié)點數(shù)量,有效延長了網(wǎng)絡(luò)壽命。
【關(guān)鍵詞】：礦山物聯(lián)網(wǎng) 自組織 三維定位 地址分配 RSSI 局部覆蓋 拓撲控制
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.44;TN929.5;TD76
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• Contents11-14
• 1 緒論14-18
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 礦山物聯(lián)網(wǎng)自組網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀15
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 研究路線與擬解決的關(guān)鍵技術(shù)問題16-17
• 1.4 本文內(nèi)容與章節(jié)組織17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 2 礦山物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)18-24
• 2.1 礦山物聯(lián)網(wǎng)概述18
• 2.2 礦山物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)模型18-19
• 2.3 礦山物聯(lián)網(wǎng)主要特征19
• 2.4 礦山物聯(lián)網(wǎng)無線接入技術(shù)19-23
• 2.4.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念20-21
• 2.4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點21-22
• 2.4.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究挑戰(zhàn)22
• 2.4.4 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 礦山物聯(lián)網(wǎng)三維空間定位算法24-34
• 3.1 引言24
• 3.2 典型三維定位算法分析24-25
• 3.2.1 傳統(tǒng)三維質(zhì)心算法24
• 3.2.2 坐標(biāo)四面體質(zhì)心定位算法24-25
• 3.2.3 基于四面體質(zhì)心的三維APIT算法25
• 3.2.4 Landscape-3D定位算法25
• 3.3 RSSI輔助三維空間坐標(biāo)四面體質(zhì)心定位算法25-33
• 3.3.1 三維定位問題描述26
• 3.3.2 篩選RSSI較優(yōu)值26-27
• 3.3.3 RSSI距離運算27-28
• 3.3.4 坐標(biāo)四面體質(zhì)心迭代定位算法28-30
• 3.3.5 定位誤差分析30
• 3.3.6 仿真實驗分析30-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 4 礦山物聯(lián)網(wǎng)地址標(biāo)識分配算法34-44
• 4.1 引言34-35
• 4.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)地址標(biāo)識分配的技術(shù)難點35
• 4.3 MAC地址復(fù)用35-36
• 4.4 檢測冗余節(jié)點及再利用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC地址分配算法36-43
• 4.4.1 簇的劃分及簇地址分配36-37
• 4.4.2 簇內(nèi)冗余節(jié)點檢測37-39
• 4.4.3 簇內(nèi)地址分配39
• 4.4.4 簇內(nèi)內(nèi)節(jié)點地址更新39-40
• 4.4.5 通信能耗分析40-41
• 4.4.6 仿真分析41-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 5 基于局部覆蓋拓撲控制的自組網(wǎng)模型及算法44-53
• 5.1 覆蓋問題理論基礎(chǔ)44-46
• 5.1.1 部署方式44
• 5.1.2 感知模型44-46
• 5.2 拓撲控制及其意義46-47
• 5.2.1 拓撲控制46
• 5.2.2 拓撲控制意義46-47
• 5.3 局部覆蓋拓撲控制47-48
• 5.4 局部覆蓋冗余節(jié)點判斷48-49
• 5.5 局部覆蓋拓撲控制算法49-52
• 5.5.1 網(wǎng)絡(luò)模型49
• 5.5.2 算法描述49-51
• 5.5.3 仿真分析51-52
• 5.6 本章小結(jié)52-53
• 6 基于能量與節(jié)點度的分簇模型及算法53-59
• 6.1 引言53
• 6.2 模型建立53-54
• 6.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型53-54
• 6.2.2 能量消耗模型54
• 6.3 算法描述54-56
• 6.4 仿真分析56-58
• 6.5 本章小結(jié)58-59
• 7 總結(jié)與展望59-61
• 7.1 研究內(nèi)容總結(jié)59-60
• 7.2 研究展望60-61
• 參考文獻61-67
• 致謝67-68
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果68

【參考文獻】

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2 王s，

本文編號：706307