井下巷道中无线传感器网络定位算法的研究

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1、－＇？＇ｉ分类号電敏——ｕＤＣ学号ｙ化｛碱！識－＊．々終一穿．来戀養硕±学位论文Ｔｈｅ＇ｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ论文题目井下巷道中无线传感器网络定位算法的研究＇’．心１■－－７？．二’Ｖ．？．Ｉ■、．＃ｙ．．申请学位类别工学硕±．专业名称通信与信息系统研究生姓名罗叶珍导师姓名、职称方胚盛教授—＿＊二〇—六年五月学位论文独创性芦明木人声明所呈交的论文是本人在导帅指导下进行的研究工作义取得的研究成巧。据我

2、所知，除了义中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含已获得江西理工大学或其他教育化构的学位或证书而使用过的一材料。与我间工作的同志对本硏究所做的任何页献均已在论文中做了明确的说明并表巧谢意。么处一申请学位论文与资料若有不实，本人承担切相关责任。自研究生签名：弯刊巧时间：年巧Ｓ日学位论文版权使用授权书木人完全了解江西理工大学关于收集、保存、使用学位论文的规定：即学校柯权保存按要求提交的学位论文印刷本和电子版本，学校有权将学位论文的全部或者部分内容、编入宵关数据库进行检索，并采用影印

3、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅；学校有权按有关规定向国家有关部口或者机构送交论文的复印件和电子版。本人允许本学位论文被查阅和借阅，同恵学校向岡家有关部口或机构送交论文的巧印件和化了版，并通过网络向社会公众提供信息服务。保密的学位论文在解密后适用本授权书－学位论文作省签名（手巧）：导师签名（手写）：＂签字白期：＞／备知姊日签字日期：灰／＾年扣＾白江西理工大学硕士学位论文摘要摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetwork,WSN)因具有可移动、低成本、可靠性高、易于安装等优点而被广泛用于对井下巷道中的环境进

4、行监控以及目标追踪。井下无线传感器节点大部分节点属于固定节点，而实际情况中井下工作人员等相关节点具有移动性，单纯的静态定位和单纯的动态定位是难以完全适用于所有节点。因此本文将根据传感器节点在井下巷道中的不同定位需要，分别提出了适用于井下的固定节点和移动节点定位算法。首先，根据井下巷道的结构提出了一种改进的三维DV-HOP井下固定节点定位算法，然后在固定节点定位的基础上提出了一种适用于井下的蒙特卡洛移动节点定位算法。本文主要的研究内容为：(1)提出一种基于三维DV-HOP的井下固定节点定位算法。经过详细分析井下巷道模型以及传统三维DV-HOP后，在传统三维DV-

5、HOP不足的基础上，利用井下狭长空间特征以及井下RSSI模型对DV-HOP进行了修正从而提高其定位精度。首先利用RSSI和距离的关系对DV-HOP的跳数进行改进，然后采用差分方法对待定节点到信标节点的距离进行改进，最后引入了刷选机制选出3个最优信标节点对待定节点进行定位。仿真结果表明，本文所提的方法可以较大幅度提高井下固定节点的定位精度，适用于井下定位。(2)提出一种基于信号强度的井下蒙特卡洛移动节点定位算法。在详细分析了蒙特卡洛算法以及改进的井下蒙特卡洛算法的基础上，针对这些算法的不足之处，结合井下巷道空间结构以及信号强度来对这些算法进行改进从而提高定位精度

6、。首先利用信号强度的变化来判断节点的运动方向，然后根据前一时刻的节点位置以及运动速度矢量来构建采样区域，最后采用一跳信标节点对样本进行过滤。仿真结果表明，本文改进的算法的定位精度明显提高了，很适合井下定位。综上，本文主要以井下巷道为研究背景，结合井下巷道空间结构特征提出了井下固定节点和移动节点定位算法，并通过matlab仿真实验进行了验证。仿真结果表明，改进的两个算法在定位精度上都有很大的提高，更能准确的达到对井下巷道环境监控以及目标追踪的目的。关键词：无线传感器网络；井下固定节点定位；三维DV-HOP；RSSI；井下移动节点定位；蒙特卡洛定位算法；IAbst

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

8、chasundergroundtunn