本文關(guān)鍵詞：井下巷道中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的研究

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【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)因具有可移動(dòng)、低成本、可靠性高、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于對(duì)井下巷道中的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控以及目標(biāo)追蹤。井下無線傳感器節(jié)點(diǎn)大部分節(jié)點(diǎn)屬于固定節(jié)點(diǎn),而實(shí)際情況中井下工作人員等相關(guān)節(jié)點(diǎn)具有移動(dòng)性,單純的靜態(tài)定位和單純的動(dòng)態(tài)定位是難以完全適用于所有節(jié)點(diǎn)。因此本文將根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)在井下巷道中的不同定位需要,分別提出了適用于井下的固定節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法。首先,根據(jù)井下巷道的結(jié)構(gòu)提出了一種改進(jìn)的三維DV-HOP井下固定節(jié)點(diǎn)定位算法,然后在固定節(jié)點(diǎn)定位的基礎(chǔ)上提出了一種適用于井下的蒙特卡洛移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法。本文主要的研究?jī)?nèi)容為:(1)提出一種基于三維DV-HOP的井下固定節(jié)點(diǎn)定位算法。經(jīng)過詳細(xì)分析井下巷道模型以及傳統(tǒng)三維DV-HOP后,在傳統(tǒng)三維DV-HOP不足的基礎(chǔ)上,利用井下狹長(zhǎng)空間特征以及井下RSSI模型對(duì)DV-HOP進(jìn)行了修正從而提高其定位精度。首先利用RSSI和距離的關(guān)系對(duì)DV-HOP的跳數(shù)進(jìn)行改進(jìn),然后采用差分方法對(duì)待定節(jié)點(diǎn)到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離進(jìn)行改進(jìn),最后引入了刷選機(jī)制選出3個(gè)最優(yōu)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)待定節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。仿真結(jié)果表明,本文所提的方法可以較大幅度提高井下固定節(jié)點(diǎn)的定位精度,適用于井下定位。(2)提出一種基于信號(hào)強(qiáng)度的井下蒙特卡洛移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法。在詳細(xì)分析了蒙特卡洛算法以及改進(jìn)的井下蒙特卡洛算法的基礎(chǔ)上,針對(duì)這些算法的不足之處,結(jié)合井下巷道空間結(jié)構(gòu)以及信號(hào)強(qiáng)度來對(duì)這些算法進(jìn)行改進(jìn)從而提高定位精度。首先利用信號(hào)強(qiáng)度的變化來判斷節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向,然后根據(jù)前一時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)位置以及運(yùn)動(dòng)速度矢量來構(gòu)建采樣區(qū)域,最后采用一跳信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)樣本進(jìn)行過濾。仿真結(jié)果表明,本文改進(jìn)的算法的定位精度明顯提高了,很適合井下定位。綜上,本文主要以井下巷道為研究背景,結(jié)合井下巷道空間結(jié)構(gòu)特征提出了井下固定節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法,并通過matlab仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)的兩個(gè)算法在定位精度上都有很大的提高,更能準(zhǔn)確的達(dá)到對(duì)井下巷道環(huán)境監(jiān)控以及目標(biāo)追蹤的目的。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 井下固定節(jié)點(diǎn)定位 三維DV-HOP RSSI 井下移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位 蒙特卡洛定位算法
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD65;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 選題背景8
• 1.2 選題意義8-9
• 1.3 無線傳感器定位算法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3.1 固定節(jié)點(diǎn)定位算法研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3.2 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)定位算法研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本文的主要工作11
• 1.5 本文的結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法13-26
• 2.1 定位性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)13-14
• 2.2 定位機(jī)制14-17
• 2.3 測(cè)距定位算法17-20
• 2.3.1 TOA技術(shù)17
• 2.3.2 TDOA技術(shù)17-18
• 2.3.3 AOA技術(shù)18-19
• 2.3.4 RSSI技術(shù)19-20
• 2.4 非測(cè)距定位算法20-25
• 2.4.1 Centroid算法20
• 2.4.2 DV-HOP算法20
• 2.4.3 Amorphous算法20-21
• 2.4.4 Convex算法21-22
• 2.4.5 APIT定位算法22-24
• 2.4.6 MDS定位算法24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 井下巷道空間特征與無線信號(hào)傳播模型26-35
• 3.1 井下空間特征及覆蓋分析26-28
• 3.2 井下巷道信標(biāo)節(jié)點(diǎn)定位分析28-32
• 3.3 井下信號(hào)傳播模型32-34
• 3.3.1 自由空間模型32-33
• 3.3.2 雙向地面反射模型33-34
• 3.3.3 井下RSSI測(cè)距模型34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 基于三維DV-HOP的井下固定節(jié)點(diǎn)定位算法35-46
• 4.1 三維DV-HOP算法分析35-37
• 4.2 三維DV-HOP改進(jìn)算法37-40
• 4.2.1 跳數(shù)修正37-38
• 4.2.2 未知節(jié)點(diǎn)到信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離修正38-39
• 4.2.3 刷選機(jī)制39-40
• 4.3 改進(jìn)的三維DV-HOP算法步驟40-41
• 4.4 算法仿真41-44
• 4.5 本章小結(jié)44-46
• 第五章 基于信號(hào)強(qiáng)度的井下蒙特卡洛算法46-56
• 5.1 蒙特卡洛算法46-48
• 5.2 井下中心蒙特卡洛算法48-50
• 5.3 基于信號(hào)強(qiáng)度的井下蒙特卡洛算法50-52
• 5.4 實(shí)驗(yàn)仿真52-55
• 5.5 本章小結(jié)55-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 本文總結(jié)56
• 6.2 未來展望56-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61-62
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果62-63

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本文編號(hào)：576988