专利名称：一种基于煤矿井下无线传感器网络的定位方法
技术领域：
本发明涉及ー种定位方法，尤其涉及ー种基于煤矿井下无线传感器网络的定位方法，属于无线网络通信技术领域。
背景技术：
我国煤矿开采方式主要以井エ开采为主，我国煤矿井下环境具有多变性、特殊性、事故隐患频发的特征。煤矿的安全问题关系到井下工人的安全和社会的稳定，而无线传感器网络以其自组织、结构灵活、以数据为中心的特点越来越广地应用于煤矿井下安全监测领域。位置信息对无线传感器网络的监测活动至关重要，事件发生的位置或获取信息的节 点位置是传感器节点监测信息中所包含的重要信息，没有位置信息的监测信息往往没有意义。因此，确定事件发生的位置或获取信息的节点位置对无线传感器网络应用的有效性起着关键的作用。煤矿井下巷道狭长，宽度仅几米而长度为几公里甚至十几公里，其近似线性的环境特征决定了ニ维甚至ー维的定位就可以满足需求。目前普遍采用的方法是在巷道两侧壁上平行或交错部署节点，基于随距离增加而减小的RSSI值接收信号強度指示来进行定位估算，然而RSSI值受环境因素影响较大，煤矿井下密闭复杂，障碍物众多，信号衰减波动较大，使得精确定位成为难题。且这种定位只能大概确定目标节点所处的区间，无法给出更详细的坐标信息。本发明提出ー种在煤矿井下实现精确定位的方法，通过在巷道单侧壁上等距部署锚节点，利用锚节点的间距划分区块，先对目标节点进行区块本地的矢量定位，再结合锚节点ID转换为巷道的全局坐标。这种方法不但能给出目标节点精确的ID信息，而且极大地減少了节点部署的工作量，为监测工作节约了成本提高了效率。
发明内容
本发明涉及ー种定位方法，尤其涉及ー种基于煤矿井下无线传感器网络的定位方法，这种方法不但能给出目标节点精确的ID信息，而且极大地減少了节点部署的工作量，为监测工作节约了成本提高了效率。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。I. ー种基于煤矿井下无线传感器网络的定位方法，包括以下步骤第I步将源节点布置在平直巷道的尽头或带拐角巷道的直角处靠外边缘ー侧，各锚节点按ー维等间距同样部署于巷道外边缘ー侧，锚节点与源节点的间距、相邻锚节点的间距均为S，S与锚节点通信半径R的关系满足R < S < 2R，目标节点的通信半径r满足S/2 < r < R ；第2步以源节点建立坐标系为每个锚节点分配节点ID，则以相邻锚节点间距为单位将巷道划分为区块{X1，X2，...，Xi，Xj，...，Xn}，进入某个区块Xi内的目标节点k可由该区块的本地锚节点i配合其下一跳锚节点j计算得出，锚节点j既是区块Xi中i的一跳邻居又是下一区块Xj的本地锚节点；第3歩目标节点监听周围锚节点信号，根据收到的两个锚节点的信号确定自身位置所处的区块；第4步以本地锚节点i为目标节点k所处区块Xi内的基准点(0，0)，构成矢量三角形(i，j，k)，形成通式；=汉^以确定目标节点k的本地坐标信息，其中
权利要求
1.ー种基于煤矿井下无线传感器网络的定位方法，包括以下步骤 第I步将源节点布置在平直巷道的尽头或带拐角巷道的直角处靠外边缘ー侧，各锚节点按一维等间距同样部署于巷道外边缘ー侧，锚节点与源节点的间距、相邻锚节点的间距均为S，S与锚节点通信半径R的关系满足R < S < 2R，目标节点的通信半径r满足S/2<r < R ； 第2歩以源节点建立坐标系为每个锚节点分配节点ID，则以相邻锚节点间距为単位将巷道划分为区块{X1，X2，...，Xi，Xj，...，Xn}，进入某个区块Xi内的目标节点k可由该区块的本地锚节点i配合其下一跳锚节点j计算得出，锚节点j既是区块Xi中i的ー跳邻居又是下一区块Xj的本地锚节点； 第3歩目标节点监听周围锚节点信号，根据收到的两个锚节点的信号确定自身位置所处的区块； 第4步以本地锚节点i为目标节点k所处区块Xi内的基准点(0，0)，构成矢量三角形(i，j，k)，形成通式
2.根据权利要求I所述的定位方法，其特征在于，所述源节点既是锚节点又是汇聚节点，连接无线传感器网络和上层有线骨干网； 所述锚节点可以检测到它所有一跳邻居节点的信息，測量其到一跳邻居之间的距离，井能把此节点和距离信息转发给所有的一跳邻居； 所述目标节点可为移动节点或固定节点。
全文摘要
本发明公开了一种基于煤矿井下无线传感器网络的定位方法，其特点在于通过在巷道单侧壁上等距离部署锚节点，利用锚节点的间距划分区块，先对目标节点进行区块本地的矢量定位，再结合锚节点ID转换为巷道的全局坐标。本发明满足了煤矿井下非GPS定位的限制条件，提高了定位的精度和便捷性，原理简单容易实现，极大地减少了定位所需的设备成本。
文档编号H04W64/00GK102781092SQ20121029704
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者孙继平, 陈炜 申请人:中国矿业大学(北京)