井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)比例差分修正的RSSI節(jié)點(diǎn)定位算法.pdf

1、礦井下對(duì)人員的定位在礦井的安全生產(chǎn)中是極其核心的一部分。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)近些年來(lái)作為一類新興的對(duì)信息感知、處理和交互技術(shù)，將會(huì)為井下安監(jiān)系統(tǒng)帶來(lái)飛速的發(fā)展和進(jìn)步。井下安監(jiān)系統(tǒng)最核心的問(wèn)題是井下節(jié)點(diǎn)的定位問(wèn)題，沒(méi)有定位技術(shù)井下安全系統(tǒng)的信息采集就失去了其根本的價(jià)值。節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)著最基礎(chǔ)，最核心的部分。在礦井下的特殊環(huán)境中，傳統(tǒng)的GPS定位方法因?yàn)樾枰邮招l(wèi)星信號(hào)而無(wú)法滿足在井下環(huán)境中的定位監(jiān)測(cè)。目前，井下的定位系統(tǒng)

2、主要采用射頻識(shí)別的方式，即在人靠近射頻節(jié)點(diǎn)時(shí)才能被檢測(cè)到，進(jìn)而得到定位信息，但是射頻識(shí)別的定位方式只是一種被動(dòng)的監(jiān)測(cè)方式，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)井下人員的實(shí)時(shí)定位反饋，針對(duì)現(xiàn)在井下安監(jiān)系統(tǒng)不能實(shí)時(shí)定位、定位精度差、性能不穩(wěn)定的問(wèn)題，結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和井下環(huán)境中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位現(xiàn)狀，提出了兩種新型井下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法，并且對(duì)兩種方法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　本研究在基于RSSI的多邊定位算法的基礎(chǔ)上，利用錨節(jié)點(diǎn)之間的相互關(guān)系獲取比

3、例差分系數(shù)，將這個(gè)系數(shù)應(yīng)用在通過(guò)RSSI方法測(cè)量得到的節(jié)點(diǎn)之間的距離上。RSSI測(cè)量方法在不同環(huán)境下的測(cè)量需要不同的傳播模型，且RSSI測(cè)距方法由于自身的限制條件，即RSSI對(duì)距離近的目標(biāo)測(cè)距精度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于距離遠(yuǎn)的目標(biāo)。目標(biāo)未知節(jié)點(diǎn)首先讀取在通信范圍內(nèi)的信標(biāo)節(jié)點(diǎn)廣播的信息，得到RSSI強(qiáng)度值，通過(guò)卡爾曼濾波的方法對(duì)RSSI信號(hào)除去信號(hào)中的噪聲，除去噪聲的接收信號(hào)強(qiáng)度值可以獲得更加精確的距離值，繼而利用最靠近目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的錨節(jié)點(diǎn)和其余錨節(jié)點(diǎn)構(gòu)

4、建差分模型，獲取系統(tǒng)差分誤差，在對(duì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)測(cè)距時(shí)去掉系統(tǒng)差分誤差，得到更加精確的距離值；然后利用比例差分的方法繼續(xù)修正RSSI測(cè)距，經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，得到定位效果明顯好于傳統(tǒng)RSSI定位算法精度。針對(duì)原始的加權(quán)質(zhì)心定位不夠精確，使用了改進(jìn)的加權(quán)質(zhì)心的方法對(duì)井下巷道內(nèi)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。分析了在巷道環(huán)境下節(jié)點(diǎn)分布時(shí)存在的問(wèn)題，提出解決方案。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采取比例差分的方法對(duì)獲取到的距離修正，進(jìn)一步優(yōu)化加權(quán)系數(shù)，使節(jié)點(diǎn)的定位精度更加逼近真實(shí)效果