专利名称：一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及一种井下定位路由系统，利用定位信息实现监测数据的路由传输，是应用于煤矿井下定位和安全监测的，利用信标节点特殊分布和井下发射功率小来实现节点的精确定位。
背景技术：
无线传感器网络是指通过由大量成本低廉的传感器节点通过无线传输方式组成的网络，它与传统网络的不同就是可以通过传感器和施动器实现和周围环境的实时交互。传感器网络具有分布式处理带来的大覆盖区域、监测高精度、高容错性、可远程监控等众多优点，成为近期国际上网络研究的重要热点之一。传感器网络的大量应用都依赖于节点的位置信息，如生态环境监测、战场侦查、地震洪水火灾等现场的监控应用中，都需要知道传感器节点的位置信息，从而获得信息来源的准确位置。另外，节点的位置信息还可以辅助实现数据路由。我国是煤炭生产和消费大国，煤炭在我国能源消费和能源生产结构中占比为70%左右，但由于我国煤矿安全技术和装备水平低，事故隐患多，将无线传感器网络应用于煤矿安全监测，将有效提高煤矿安全生产的监测水平，减少事故隐患。在煤矿监测中需要知道采集的数据信息所对应的具体区域位置，如对瓦斯突出，只有快速确认瓦斯突出的具体地点，才能够及时采取措施防止事故的发生。无线传感器网络中的定位就是通过有限位置已知的节点，确定网络布设区中其他节点的位置。根据节点是否知道自身位置，把传感器节点分为信标节点和待测节点。信标节点是已知自身精确位置的节点，在网络节点中所占比例较小，作用就是协助未知节点定位，除信标节点外，其他节点均属于待测节点。传感器节点是利用“多跳”来实现低功耗下的数据传输，因此其通信范围只有几十米，在一个节点的通信半径内，直接通信的节点成为邻居节点，一个节点拥有的邻居节点数量称为网络连通度。根据定位过程中是否需要测量实际节点之间的距离，把定位算法分为基于测距(Range-Based)的定位算法和无需测距(Range-Free)的定位算法。前者需要测量相邻节点之间的绝对距离或者方位，并利用节点间的实际距离或者方位来计算未知节点的位置。后者无需测量节点之间的绝对距离或方位，而是利用节点的估计距离计算节点的位置，节点之间距离的估算是通过网络连通度、跳段等来实现的，具有低功耗、低成本的优势，且不需要硬件支持。DV-Hop (Distance Vector-ΗΟΡ)分布式定位算法就是无需测距定位算法中的一种，是通过距离矢量路由方法，获得信标节点的跳段数，计算出节点通信的一跳距离，从而计算出未知节点和信标节点之间的距离，最后利用三边定位或多边定位计算未知节点的坐标。DV-Hop定位机制借助信标节点来实现定位，原算法中信标节点是随机分布的，并且数量少，很有可能在一大片定位区域中没有信标，造成定位盲区，也有可能在一块区域内，信标节点分布密集，造成信标节点的浪费。
实用新型内容针对现有DV-Hop算法中信标节点分布不均匀的缺陷和定位过程中节点记录的网络跳段路由信息，本实用新型提出了一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统。该系统在人工布置信标节点的基础上实现待测节点的定位以及监测数据的路由传输。为实现上述目标，本实用新型采用以下技术方案:一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统，整个系统包括地面监控中心、CAN总线、基站、信标节点、未知节点。其中基站和地面监控中心之间是通过CAN总线的有线连接，基站、信标节点、位置节点之间是通过无线传输实现信息交互。所述地面监控中心包括服务器和多个监控终端，监控终端为计算机，多台计算机和服务器组成地面监控局域网络；井下的定位信息和监控信息通过CAN总线传输到监控中心的服务器，服务器对信息分类，再传输给相应的监控计算机。所述CAN总线是从地面监控中心的服务器连接到每个井下巷道的基站，实现基站和地面监控中心的有线连接。所述基站是每个巷道信息的转发和控制中心，每个巷道分布一个基站，它接收并标识信标节点传输过来的信息，并把信息通过CAN总线传输给地面控制中心的服务器。所述信标节点是分布在井下巷道内的已知位置信息的节点，它和基站、其他信标节点、未知节点通过无线连接实现信息传输；在巷道内，信标节点呈等腰三角形均匀分布；所述基站和地面监控中心之间传输的信息包括定位信息和监控数据；定位信息是未知节点通过无需测距的定位算法DV-Hop实现未知节点定位的信息；监控数据是定位的未知无线传感器节点监测到的井下瓦斯浓度等数据信息；所述的基站、信标节点、未知节点之间的无线传输是包括:基站和信标节点之间信息传输，未知节点和信标节点之间信息传输实现未知节点定位，未知节点、信标节点、基站之间传输监测数据；所述基站和信标节点之间信息传输是基站将其位置信息以UDi, OXi, OYi, OHJ的分组格式在网络中广播出去，其中包含了基站的ID号IDi,位置信息(OXyOYi)，以及信标节点到基站的跳数OHi, OHi初始化为O ;然后未知节点收到此信息不做处理，信标节点收到后把OHi加I并储存分组到基站信息表中，若信息表中已存在坐标相同的分组则检查跳数，以保证存储的是到基站最少跳数的路径信息，信标节点存储好分组后更新信息中的坐标为自己的坐标，然后再把新的分组广播出去；最终所有的信标节点都保存了距离基站最近的路径信息。所述未知节点和信标节点之间信息传输实现未知节点定位包括如下步骤:步骤一:信标节点把自己的位置信息以分组的形式广播出去，传输的分组格式为Udi, Xi, yi； hopsj，Idi为信标节点的ID号，(Xi, Yi)为信标节点的坐标，Iiopsi为收到分组的节点到信标节点(Xyyi)的跳数，初始化为O ;节点收到数据将跳数增加1，检查自己的信标节点信息表，若不存在ID号为idi的信标节点的记录，则添加记录，若存在则检验该分组跳段数是否小于本节点表内的存储值，如果是则更新跳段数，然后再广播分组，否则的话丢弃该分组，信标节点收到分组不做处理；最终所有的未知节点均能获得到所有信标节点的最小跳段数；步骤二:信标节点通信半径减半，统计一跳范围内节点数目，把信标节点的通信距离缩小一倍，把自己的位置信息以{ic^xyyyl}的数据分组格式广播出去，收到数据的节点不对数据进行处理，只是知道自己在信标节点(Xpyi)的一跳范围内；步骤三:计算未知节点到信标节点的距离，首先每个节点根据自己的信标节点信息表中记录的坐标信息和跳数，按照下面的公式计算平均跳段距离Ci
权利要求1.一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统，其特征在于，整个系统包括地面监控中心、CAN总线、基站、信标节点、未知节点，其中，基站和地面监控中心之间是通过CAN总线的有线连接，基站、信标节点、未知节点之间是通过无线传输实现信息交互； 所述基站和地面监控中心之间传输的信息包括定位信息和监控数据；定位信息是未知节点通过无需测距的定位算法DV-Hop实现未知节点定位的信息；监控数据是定位的未知无线传感器节点监测到的井下瓦斯浓度数据信息； 所述的基站、信标节点、未知节点之间的无线传输是包括:基站和信标节点之间信息传输，未知节点和信标节点之间信息传输实现未知节点定位，未知节点、信标节点、基站之间传输监测数据。
2.根据权利要求1所述一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统，其特征在于，所述地面监控中心包括服务器和多个监控终端，监控终端为计算机，多台计算机和服务器组成地面监控局域网络；井下的定位信息和监控信息通过CAN总线传输到监控中心的服务器，服务器对信息分类，再传输给相应的监控计算机。
3.根据权利要求1所述一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统，其特征在于，所述CAN总线是从地面监控中心的服务器连接到每个井下巷道的基站，实现基站和地面监控中心的有线连接。
4.根据权利要求1所述一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统，其特征在于，所述基站是每个巷道信息的转发和控制中心，每个巷道分布一个基站，它接收并标识信标节点传输过来的信息，并把信息通过CAN总线传输给地面控制中心的服务器。
5.根据权利要求1所述一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统，其特征在于，所述信标节点是分布在井下巷道内的已知位置信息的节点，它和基站、其他信标节点、未知节点通过无线连接实现信息传输；在巷道内，信标节点呈等腰三角形均匀分布。
专利摘要本实用新型公开了一种基于无需测距定位机制的井下定位路由系统，该系统根据井下巷道特殊环境，人工布置信标节点；在人工布置信标节点的基础上实现待测节点的定位以及监测数据的路由传输，整个系统包括地面监控中心、CAN总线、基站、信标节点、未知节点，其中基站和地面监控中心之间是通过CAN总线的有线连接，基站、信标节点、位置节点之间是通过无线传输实现信息交换。本实用新型利用无需测距定位，并用定位信息实现监测数据的传输，成本低，并且系统结构简单。
文档编号H04W84/18GK202979295SQ201220568429
公开日2013年6月5日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者孙继平, 夏银丽 申请人:中国矿业大学(北京)