本文關(guān)鍵詞：煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步研究

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【摘要】：煤炭是我國主要的能源,隨著社會(huì)發(fā)展和科技進(jìn)步,煤炭需求量不斷的加大。為了滿足需求,需要持續(xù)的開采,這樣導(dǎo)致礦山環(huán)境變得越來越惡劣,所以,急切需要煤礦安全技術(shù)的支撐。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展,國內(nèi)外學(xué)者把它適當(dāng)應(yīng)用于煤礦安全當(dāng)中。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要分支。通過在煤礦井下部署傳感器節(jié)點(diǎn),僅僅通過無線通信方式和多跳技術(shù)就可以獲取煤礦井下任何位置人員、設(shè)備以及環(huán)境的信息,且節(jié)省了布線成本和維護(hù)相對容易。煤礦井下安監(jiān)系統(tǒng)、人員跟蹤定位系統(tǒng)等都是建立在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的,而時(shí)間同步是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)之一。一般而言,煤礦井下開采區(qū)域都在地下幾百甚至幾千米,所以井下人員和設(shè)備是無法獲取GPS信號(hào)的�，F(xiàn)有的時(shí)間同步方法是通過在井下布置大量光纖獲取時(shí)間信息,但是煤礦井下巷道結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成樹狀,布置光纖成本比較高且維護(hù)比較繁瑣。本文首先分析了煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、關(guān)鍵技術(shù)和面臨的問題。其次,分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步理論基礎(chǔ)和一些經(jīng)典時(shí)間同步算法,尋找一種合適的可用于煤礦井下環(huán)境的時(shí)間同步算法。然后,針對礦井巷道中無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步的需求,提出了一種可行的時(shí)間同步算法方案。在礦井巷道三維定位模型中,結(jié)合中繼節(jié)點(diǎn)、感知節(jié)點(diǎn)、被測節(jié)點(diǎn)的分布特點(diǎn),采用成對廣播同步(PBS)和連續(xù)多跳同步算法(SMA)原理,實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。從同步精度及同步消息數(shù)量角度出發(fā),仿真分析了該方案的可行性。定位模型和時(shí)間同步模型的融合,有效的解決了礦井巷道無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位、同步兩大技術(shù)難題。
【關(guān)鍵詞】：時(shí)間同步 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 煤礦井下 巷道 三維定位模型
【學(xué)位授予單位】：安徽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5;TD655
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 緒論14-28
• 1.1 課題背景與研究意義14-15
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)15-21
• 1.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)16-17
• 1.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)17-21
• 1.3 煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)21-25
• 1.3.1 煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀21-22
• 1.3.2 煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)22-24
• 1.3.3 煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的問題24-25
• 1.4 煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步國內(nèi)外研究現(xiàn)狀25-26
• 1.5 論文內(nèi)容概述及組織結(jié)構(gòu)26-28
• 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步理論基礎(chǔ)28-42
• 2.1 基本概念28-32
• 2.1.1 節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘28-29
• 2.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)29-30
• 2.1.3 時(shí)間信息傳送過程中的延時(shí)組成30-32
• 2.2 時(shí)間同步協(xié)議分類32-33
• 2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步基本方法33-40
• 2.3.1 發(fā)送端-接收端同步(SRS)33-36
• 2.3.2 僅接收端同步(ROS)36-38
• 2.3.3 接收端-接收端同步(RRS)38-40
• 2.3.4 比較40
• 2.4 本章小結(jié)40-42
• 3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步經(jīng)典算法42-52
• 3.1 參考廣播同步(RBS)42-45
• 3.1.1 基本原理42-43
• 3.1.2 后同步應(yīng)用43
• 3.1.3 多跳時(shí)間同步43-45
• 3.2 傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議(TPSN)45-47
• 3.2.1 層次發(fā)現(xiàn)階段45
• 3.2.2 同步階段45-46
• 3.2.3 特殊情況46-47
• 3.3 泛洪時(shí)間同步協(xié)議(FTSP)47-49
• 3.3.1 時(shí)間戳47-49
• 3.3.2 時(shí)鐘偏移管理49
• 3.3.3 多跳時(shí)間同步49
• 3.4 比較49-50
• 3.5 本章小結(jié)50-52
• 4 煤礦井下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步52-64
• 4.1 礦井巷道三維定位模型52-54
• 4.2 時(shí)間同步方案54-60
• 4.2.1 鏈狀網(wǎng)絡(luò)生成階段54
• 4.2.2 中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步54-57
• 4.2.3 感知節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步57-59
• 4.2.4 網(wǎng)絡(luò)估計(jì)階段59-60
• 4.3 仿真及分析60-62
• 4.3.1 中繼、感知節(jié)點(diǎn)單跳同步仿真60-61
• 4.3.2 算法比較61-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 5 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 總結(jié)64
• 5.2 后續(xù)工作展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 致謝72-74
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果74
• 作者簡介74
• 讀研期間主要科研成果74

【參考文獻(xiàn)】

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