5086 浏览基于WSN的井下人员定位技术研究与实现
摘要：煤矿资源是我国的重要战略资源,且我国储量比较丰富。但是我国的煤矿大都深埋于地下,开采工作存在诸多安全隐患。近年来,煤矿事故频发,煤矿的安全生产已经引起人们的高度重视,建设可靠的井下定位系统迫在眉睫。本文在井下人员定位技术研究以及定位系统实现等方面做了如下工作:（1）定位算法的研究。本文针对无线传感器网络的特点,考虑到井下通信环境的复杂性,在分析对比已有井下人员定位算法的基础上选取了DV-Hop算法作为主要研究对象。（2）DV-Hop算法的改进。针对原始DV-Hop算法因为通信半径设置单一导致的节点间跳距不能够反映出节点间真实距离这一问题,提出了锚节点的3通信半径模型;针对未知节点跳距选择时的误差累计问题,提出了改进的未知节点跳距选择方式,减少了未知节点计算位置时跳距误差的累计。（3）实验验证。针对改进的DV-Hop算法开展了两组仿真实验。第一组实验是将传感器节点随机分布在100m×100m的正方形区域内,对比各算法在一般环境下的定位性能。第二组实验是将传感器节点随机分布在本文所设计的“U”型巷道区域内,对比各算法在井下特殊环境中的定位性能。通过对比实验数据发现,本文改进的算法相较于原始算法有较大的改进,与同类型算法相比也有较好的定位效果。随后将改进算法应用到了实际中进行验证,其结果也基本能够满足井下人员的定位要求。（4）系统设计。根据煤矿的生产实际情况,设计并实现了基于WEB端的煤矿井下人员定位信息管理系统,该系统实现了对井下人员位置信息的统计以及位置和考勤的查询等功能。
关键词：无线传感器网络;ZigBee技术;节点定位;DV-Hop算法;人员定位系统;
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要研究内容及结构安排
第2章 无线传感器网络定位技术分析
2.1 煤矿井下定位技术分类
2.2 无线传感器网络概述
2.2.1 无线传感器网络结构
2.2.2 无线传感器网络协议栈
2.2.3 无线传感器网络的特点
2.2.4 无线传感器网络的应用
2.3 无线传感器网络节点定位算法分类
2.3.1 基于测距类定位算法
2.3.2 基于非测距类定位算法
2.4 本章小结
第3章 基于跳距优化的DV-Hop定位算法
3.1 DV-Hop定位算法研究
3.1.1 DV-Hop算法原理
3.1.2 DV-Hop算法误差分析
3.2 DV-Hop定位算法改进
3.2.1 锚节点通信半径的选择
3.2.2 未知节点跳距选择
3.2.3 改进算法的具体步骤
3.3 仿真实验与分析
3.3.1 仿真参数定义
3.3.2 仿真结果分析
3.4 本章小结
第4章 定位算法巷道实验及数据分析
4.1 井下实际环境仿真实验
4.2 巷道实验过程及结果分析
4.2.1 实验环境及设备介绍
4.2.2 各定位模块工作流程
4.2.3 实验结果及分析
4.3 本章小结
第5章 煤矿井下人员定位信息管理系统设计与实现
5.1 系统需求分析
5.1.1 煤矿安全生产需求
5.1.2 煤矿信息化生产需求
5.1.3 煤矿抢险救灾工作需求
5.2 系统可行性分析
5.3 系统结构设计
5.4 系统功能模块设计与实现
5.4.1 系统功能模块设计
5.4.2 系统功能实现
5.5 系统功能测试
5.6 本章小结
结论
参考文献
