發(fā)布時(shí)間：2017-04-06 00:13

  本文關(guān)鍵詞：井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是伴隨著傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)、信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展和社會需求的不斷增長而產(chǎn)生的一個(gè)新的交叉研究領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自定位技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的關(guān)鍵性支撐技術(shù)，目前已成為了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的熱點(diǎn)。 本文首先介紹了幾種典型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的原理和特點(diǎn)，及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的性能評價(jià)指標(biāo)。在對煤礦井下定位技術(shù)的研究現(xiàn)狀、基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的井下人員定位系統(tǒng)的特點(diǎn)和煤礦特殊環(huán)境的研究的基礎(chǔ)上，分析了基于RSSI定位算法的特點(diǎn)和其在井下定位應(yīng)用中所存在的不足。在此基礎(chǔ)上提出了基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息的改進(jìn)RSSI定位算法，該算法將非測距算法DV_HOP中信標(biāo)節(jié)點(diǎn)ID號、坐標(biāo)信息和跳數(shù)信息在網(wǎng)絡(luò)中廣播的方法引入到RSSI算法中，以排除受到干擾的RSSI值對定位的影響，并利用信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)信息和坐標(biāo)信息來修正定位誤差，從而提高了RSSI算法的抗干擾性和定位精度。 其次，本文針對傳感器節(jié)點(diǎn)定位過程中由于受煤礦井下巷道復(fù)雜環(huán)境因素的影響，造成的定位精確差的問題，利用GIS系統(tǒng)的地圖管理功能和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeural Network）無需建立數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，提出了一種GIS—ANN修正方法。該修正方法由三部分組成：一、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立和訓(xùn)練，訓(xùn)練樣本集由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)構(gòu)成；二、通過將定位數(shù)據(jù)與GIS中的地圖進(jìn)行匹配，找出需要修正的數(shù)據(jù)；三、訓(xùn)練后的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對定位存在誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法能夠?qū)Υ嬖谡`差的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行有效的修正，，從而提高了節(jié)點(diǎn)的定位精度。 最后，在本文提出的定位算法和定位修正方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合CrossBow公司的Mote無線傳感器節(jié)點(diǎn)和ERSI公司的ArcGIS Server9.3平臺，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)井下定位原型系統(tǒng)，并在樓道中進(jìn)行了模擬定位實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該WSN井下定位系統(tǒng)能夠基本滿足井下環(huán)境的定位需求。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) GIS 定位 RSSI 井下
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TD67
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述12-14
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的背景及發(fā)展14-16
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)16-18
• 1.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的應(yīng)用17-18
• 1.4 本文的主要研究工作和內(nèi)容安排18-21
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)分析21-36
• 2.1 WSN 定位技術(shù)基本概念21-23
• 2.1.1 定位技術(shù)的相關(guān)術(shù)語21-22
• 2.1.2 定位技術(shù)概述22-23
• 2.2 WSN 定位算法分類23-24
• 2.2.1 按是否需要測距分類23
• 2.2.2 按網(wǎng)絡(luò)中是否有中心計(jì)算節(jié)點(diǎn)分類23-24
• 2.2.3 按定位結(jié)果是符號位置還是物理位置分類24
• 2.3 WSN 定位基本原理24-29
• 2.3.1 基于測距的定位算法24-26
• 2.3.2 基于非測距的定位算法26-29
• 2.4 節(jié)點(diǎn)定位計(jì)算方法29-33
• 2.4.1 三邊測距法29-30
• 2.4.2 三角測距法30-31
• 2.4.3 極大似然估計(jì)測距法31-33
• 2.5 定位算法的性能評價(jià)指標(biāo)33-36
• 第三章 基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息的改進(jìn)井下 RSSI 定位算法36-49
• 3.1 煤礦井下定位技術(shù)研究現(xiàn)狀36-38
• 3.2 RSSI 定位算法分析38-40
• 3.3 信道衰落模型40-42
• 3.4 基于信標(biāo)節(jié)點(diǎn)信息的改進(jìn) RSSI 井下定位算法42-46
• 3.4.1 算法的基本原理42-44
• 3.4.2 算法的具體流程44-46
• 3.5 仿真實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析46-49
• 第四章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)49-57
• 4.1 引言49
• 4.2 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)49-54
• 4.2.1 硬件實(shí)現(xiàn)49-51
• 4.2.2 軟件實(shí)現(xiàn)——定位數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)開發(fā)51-54
• 4.3 模擬井下定位實(shí)驗(yàn)54-57
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)條件54
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析54-57
• 第五章 基于 GIS 和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的井下定位修正方法57-67
• 5.1 引言57
• 5.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理57-60
• 5.2.1 多層前饋網(wǎng)絡(luò)58-59
• 5.2.2 反向傳播學(xué)習(xí)算法59-60
• 5.3 GIS-ANN 修正定位數(shù)據(jù)60-63
• 5.3.1 定位數(shù)據(jù)修正概述60
• 5.3.2 建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)60-63
• 5.4 模擬實(shí)驗(yàn)63-65
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)條件63
• 5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析63-65
• 5.5 結(jié)論65-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-70
• 6.1 本文工作總結(jié)67-68
• 6.2 存在的問題和展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 致謝75-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77-78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：287939