煤矿井下无线传感器网络三维定位算法的分析.pdf

声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名:笾厘Et其II:,7关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定,其中包括:①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;③学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。导师签名:万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文煤矿井下无线传感器网络三维定位算法研究摘要螂嬲无线传感器网络(work,WSN)是通过各种传感器节点之间的协同工作,实现对限定空间内信息的收集和传输。它拓展了人们获取各种信息的能力和手段,具有很好的应用前景,是目前最具影响力的技术之一。在无线传感器网络中节点都是随意布置在限定空间中,由于节点位置对于感知到的信息十分重要,因此,WSN中未知节点的定位就成为网络一切效能的基础。无线传感器网络(WSN)中节点定位的实现可以通过在节点上增加相应的定位设备来实现,但这种方法会增加节点对硬件的要求,同时也会导致传感器节点单价的提高,增加网络的成本,不利于在网络中大量布置,因此研究出更好的传感器节点定位技术对于WSN的推广和应用就变得非常有必要。WSN的定位算法主要有两类:与测距相关(基于测距)和与测距无关(基于非测距)的方法。基于测距算法达到的定位精度高、定位效能好,但它对节点软、硬件要求高,且功耗大;基于非测距算法的实现较简单,但其定位精度和效能要低于非测距算法。本文旨在研究煤矿井下巷道中节点定位算法情况,对比不同定位算法在煤矿巷道中的定位效果,实现对煤矿井下巷道中定位算法的研究。本文具体研究内容包括:(1)根据巷道实际情况,建立巷道模型及巷道中锚节点部署方法,建立井下巷道三维定位模型。万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文(2)将新巷道锚节点模型与煤矿井下巷道实际情况相结合,提出了基于RSSI测距定位算法,并在该算法中引入粒子群优化算法,降低测距过程中所产生的误差对节点定位精度的影响,并进行系统模型的理论分析。(3)在RSSI算法基础上,针对井下特殊区域内对定位精度的要求,提出并下TDOAJAOA混合算法。该算法对节点硬件有一定要求,但其实现的定位精度却是其他算法无法比拟的,仿真时选择不同测距算法进行模型论证和算法验证。(4)研究了非测距定位算法的特性,结合井下巷道地形模型,通过构建巷道Voronoi图,增加巷道内虚拟锚节点数量,并结合DV-Hop算法引出新的井下三维定位算法,该算法兼顾网络成本和定位精度的需求。关键词:无线传感器网络,三维定位算法,煤矿巷道,锚节点定位模型,Voronoi图,,,sincenodelocationisimportancefortheperceivedinformation,,wecanincreasethecorrespondingpositioningdeviceonnodes,butthismethodincreasestherequirementsofnodeonhardware,Italsoincreasethepriceofsensornodes,work,:range—basedmethodandrange——uracyandgoodlocationperformance,butithashigherrequirementson万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文softwareandhardwareofnode,andneedsgrea