礦井無線傳感器網(wǎng)絡定位技術研究.pdf

1、礦井無線傳感器網(wǎng)絡定位系統(tǒng)作為感知礦山物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，擔負著礦井人員和設備的實時定位，以及指導災后搜救等重要任務，是保證煤礦安全生產(chǎn)的重要途徑和手段。但無線傳感器網(wǎng)絡定位節(jié)點多采用能量有限的電池供電，定位系統(tǒng)能量開銷大，導致節(jié)點能量很快被耗盡，從而產(chǎn)生定位盲區(qū)。因此在保證定位精度的前提下，盡可能的降低能耗和消除定位盲區(qū)對于礦井無線傳感器網(wǎng)絡定位系統(tǒng)的發(fā)展具有重要意義。本文主要研究內容如下：
　　(1)雙曲線定位模型的非線性特

2、性導致TDOA定位算法復雜度高、計算量大，針對這一問題，本文建立了基于雙曲線漸近線的定位模型。采用彈性函數(shù)對漸近線斜率的泰勒級數(shù)展開式進行分析，證明離心率值接近于1的雙曲線的漸近線用于定位時，將嚴重影響定位精度，最后通過設定閾值的方法對基于雙曲線漸近線的TDOA定位算法進行改進。
　　(2)基于靜態(tài)錨節(jié)點定位系統(tǒng)中由于部分節(jié)點能量耗盡將產(chǎn)生定位盲區(qū)，針對這一問題，本文提出了一種基于移動錨節(jié)點輔助的TOA定位算法。首先配置能量充足的

3、錨節(jié)點按照規(guī)劃路徑運動，用于輔助基于靜態(tài)錨節(jié)點定位系統(tǒng)消除定位盲區(qū)。然后根據(jù)規(guī)劃路徑的特點，提出利用WLS算法估計各信標節(jié)點與靜止狀態(tài)未知節(jié)點之間的距離，以及各信標節(jié)點與運動狀態(tài)下未知節(jié)點初始位置的距離，仿真結果表明基于 WLS算法的估計距離精度高于 TOA測量距離精度。最后將精度較高的距離估計值應用到 CWLS定位算法中，提出改進 CWLS的TOA定位算法。
　　(3)迭代最小殘差定位算法可以有效地抑制非視距誤差，具有復雜度低、