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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1、－＇？＇ｉ分類號電敏——ｕＤＣ學(xué)號ｙ化｛堿！識－＊．々終一穿．來?wèi)兖B(yǎng)碩±學(xué)位論文Ｔｈｅ＇ｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ論文題目井下巷道中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法的研究＇’．心１■－－７？．二’Ｖ．？．Ｉ■、．＃ｙ．．申請學(xué)位類別工學(xué)碩±．專業(yè)名稱通信與信息系統(tǒng)研究生姓名羅葉珍導(dǎo)師姓名、職稱方胚盛教授—＿＊二〇—六年五月學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性蘆明木人聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)帥指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作義取得的研究成巧。據(jù)我

2、所知，除了義中特別加Ｗ標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含已獲得江西理工大學(xué)或其他教育化構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的一材料。與我間工作的同志對本硏究所做的任何頁獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表巧謝意。么處一申請學(xué)位論文與資料若有不實(shí)，本人承擔(dān)切相關(guān)責(zé)任。自研究生簽名：彎刊巧時(shí)間：年巧Ｓ日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書木人完全了解江西理工大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)?？聶?quán)保存按要求提交的學(xué)位論文印刷本和電子版本，學(xué)校有權(quán)將學(xué)位論文的全部或者部分內(nèi)容、編入宵關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印

3、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編供查閱和借閱；學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部口或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。本人允許本學(xué)位論文被查閱和借閱，同恵學(xué)校向?qū)矣嘘P(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的巧印件和化了版，并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾提供信息服務(wù)。保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書－學(xué)位論文作省簽名（手巧）：導(dǎo)師簽名（手寫）：＂簽字白期：＞／備知姊日簽字日期：灰／＾年扣＾白江西理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetwork,WSN)因具有可移動、低成本、可靠性高、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于對井下巷道中的環(huán)境進(jìn)

4、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)具有移動性，單純的靜態(tài)定位和單純的動態(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節(jié)點(diǎn)定位算法。本文主要的研究內(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-

5、HOP不足的基礎(chǔ)上，利用井下狹長空間特征以及井下RSSI模型對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DV-HOP的跳數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，然后采用差分方法對待定節(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個最優(yōu)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對待定節(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)提出一種基于信號強(qiáng)度的井下蒙特卡洛移動節(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)以及信號強(qiáng)度來對這些算法進(jìn)行改進(jìn)從而提高定位精度

6、。首先利用信號強(qiáng)度的變化來判斷節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動方向，然后根據(jù)前一時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)位置以及運(yùn)動速度矢量來構(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；井下移動節(jié)點(diǎn)定位；蒙特卡洛定位算法；IAbst

7、ractAbstractWirelesssensornetwork(WSN)hasbeenwidelyusedinundergroundtunneltomonitoritsenvironmentandtracktargetsforitsadvantages,suchasmobility,lowcost,highreliabilityandeasyinstallation.Mostofthewirelesssensornodesarefixedonundergroundandunchanged.However,intheactuallyenvironmentsu

8、chasundergroundtunn