煤矿井下线型无线传感器网络节点定位算法

针对煤矿井下线型无线传感器网络节点定位精度较低的问题,提出了基于RSSI(接收信号强度指示)的对角差分修正定位算法。该算法在对线型无线传感器网络节点定位的横向和纵向误差进行分析的基础上,首先利用差分原理对测量距离进行修正,并使用极大似然估计法进行初步定位;然后应用信标节点构建煤矿井下巷道模型,在该模型下对移动节点进行横向修正。仿真结果表明,该算法较传统的极大似然估计算法具有较高的定位精度和稳定性,适用于煤矿井下线型无线传感器网络节点定位。     

基于压缩感知的矿井无线传感器网络目标定位

针对无线传感器网络定位技术在煤矿井下目标定位存在定位精度低、参考节点多、节点功耗大等问题,提出一种基于压缩感知算法的矿井无线传感器网络目标定位方法。该方法根据矿井目标定位需求和无线传感器网络特点设计了离线阶段和在线监测阶段的目标定位方案。离线阶段构建稀疏矩阵指纹库,在线监测阶段构建观测矩阵和测量值向量,并结合指纹库重构目标节点位置信号,实现矿井目标精确定位。通过仿真实验将压缩感知算法定位与两种传统算法定位进行比较,结果表明,本文算法定位精度较高,可控制在0.8 m以内,满足定位需求。     

煤矿井下人员定位无线传感器网络路由算法的研究

分析了煤矿井下人员定位无线传感器网络固定节点特定拓扑结构,提出了一种基于路由表的地理位置路由算法GRBT。该算法采用一种基于网络梯度和位置信息的策略构建路由表,既简化了数据传输过程,又建立了最优数据传输路径。仿真结果表明,该算法下的网络具有较低的数据传输延迟和较好的鲁棒性和可扩展性,能够满足煤矿井下人员定位无线传感器网络实时传输信息的应用需求。     

煤矿人员定位系统拓扑优化模型

对煤矿巷道网络进行建模,提出一种基于无线传感器网络的层次式煤矿人员定位系统,并对人员定位系统成本进行分析,设计出包括测点代价和测点之间线缆代价的优化目标函数。推理结果表明,该成本优化问题与煤矿传感器节点间路径优化问题相一致。最后应用Prim算法对人员定位系统拓扑结构进行优化,结果验证了优化模型和算法的有效性。     

网格型煤矿监测无线传感器网络设计与实现

针对矿井巷道局部监测无线传感器网络规模较大的情况,提出一种网格型煤矿监测无线传感器网络。设计了网络的拓扑控制机制、路由机制和冲突避免机制,开发了无线传感器节点,设计了无线传感器网络自动监测工作方式。模拟矿井巷道环境对系统进行了试验,试验效果良好。     

基于神经网络的井下无线传感器网络节点定位技术研究

无线传感器网络在井下的应用提高了煤矿生产自动化和安全性。由于井下的空间、环境等条件的限制,为了能进一步提高对井下人员和设备的准确定位,即对无线传感器网络中节点的准确定位。现提出在CC2430上采用实现简单的RSSI定位方法,并结合神经网络优化的节点定位算法。通过MATLAB实验仿真结果表明,此方法提高了井下无线传感器网络节点定位的精度。     

改进RSSI的煤矿井下定位技术研究与实现"

针对煤矿井下无线信道的信号传播模型,提出将接收信号强度复合滤波器、一元线性回归测距模型和多边定位方法相结合的改进接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)值的井下定位技术,通过利用基于无线传感器网络操作系统TinyOS的节点进行离线建模、在线测算,实现煤矿井下人员及设备的实时定位。井下巷道试验表明,该技术提高了定位精度,增强了定位系统的鲁棒性,适用于煤矿井下定位。     

改进RSSI的煤矿井下定位技术研究与实现

针对煤矿井下无线信道的信号传播模型,提出将接收信号强度复合滤波器、一元线性回归测距模型和多边定位方法相结合的改进接收信号强度指示( Received Signal Strength Indicator,RSSI)值的井下定位技术,通过利用基于无线传感器网络操作系统TinyOS的节点进行离线建模、在线测算,实现煤矿井下人员及设备的实时定位。井下巷道试验表明,该技术提高了定位精度,增强了定位系统的鲁棒性,适用于煤矿井下定位。     

煤矿井下基于RSSI的加权质心定位算法

针对基于无线传感器网络的矿井灾害无线监测信息系统,提出了一种基于接收信号强度（RSSI）的加权质心定位算法。算法首先动态获取路径衰落指数,然后通过加权质心算法计算出自身位置。动态获取路径衰落指数实时计算了定位区域下的路径损耗指数,能够准确反映巷道不同区域对信号衰落的影响,增强了测距算法对环境的适应能力。加权质心算法通过加权系数体现各参考节点对质心坐标决定权的大小,提高了定位精度。实验测试表明,算法提高了定位精度,计算量小,定位流程简单,适合用于煤矿井下环境。     

井下WSN目标跟踪局部异常检测算法

针对煤矿井下特殊信道环境对无线传感器网络(WSN)目标跟踪造成的约束和对量测数据的精确性造成的影响,设计了适用于井下巷道特征的网络拓扑结构以及分布式分簇目标跟踪算法,并在此基础上提出运用局部异常因子检测算法(LOF)对量测数据中存在的异常点进行实时监测和更新最后结合交互式多模型滤波算法(IMM)实现目标状态估计,仿真结果表明,该算法有效提高了跟踪精度,平衡并降低了网络能耗。     

基于Zigbee的井下人员跟踪定位系统研究

在煤矿井下发生安全事故后,及时准确地获知井下作业人员的位置信息是至关重要的。本文介绍了人员跟踪定位系统的结构、工作原理、功能和特点等。提出了将无线传感器网络中的ZigBee技术应用于煤矿井下救援系统中,组成无线传感器网络,构建井下人员无线定位系统的设计方案。目前,井下人员定位系统已经处于调试和试运行阶段,运行效果良好。     

多源传感器融合的矿井瓦斯释放源定位方法

针对煤矿井下采空区漏风现象导致瓦斯释放源难以定位或者定位不准问题,提出一种基于多源传感器融合的矿井瓦斯释放源定位算法。首先通过分析综放工作面采空区瓦斯分布规律,建立矿井采空区传感器观测模型与瓦斯释放源扩散模型,然后采用混合卡尔曼粒子滤波算法对采空区瓦斯释放源参数进行估计,并依据迭代运算得到估计参数的坐标位置,最后通过无线传感器目标源感知节点与簇头节点的数据融合,实现瓦斯释放源的精确定位。结果表明:与其他算法相比,混合卡尔曼粒子滤波算法在定位精度上具有明显的优势。该方法能有效解决因漏风现象导致的瓦斯释放源定位困难的问题,进而为采空区瓦斯突出预警及瓦斯抽采提供参考依据。     

基于无线传感网络的井下人员定位系统设计

伴随不断提高的煤矿安全生产要求,应用有效可靠的煤矿井下定位系统,对于提高煤矿安全生产有非常大的应用价值及现实意义。文章根据现代化管理和煤矿安全生产要求,把ZigBee无线技术运用至煤矿安全监测中,通过无线通信技术,开发了一套基于无线传感器网络的井下人员定位系统,增强了煤矿现代化管理水平和安全生产的监控。     

基于Zigbee的矿井综采面无线传感器网络监测系统设计

提出了基于Zigbee无线传感器网络系统架构,主要介绍了对煤矿井下温度、湿度和瓦斯气体浓度监测的无线传感器网络体系设计及无线传感器网络系统数据采集与传输的软硬件,并将数据传送到上位机,由上位机对数据进行分析并对井下环境进行评价。实现了监测信号的获取和无线传输,解决了大量监测点的无线组网,在矿井监测系统中得到成功应用。     

基于Zigbee网络平台的井下人员跟踪定位系统

将Zigbee无线网络系统与有源RFID进行了比较，基于两者的优劣采用先进的Zigbee无线网络技术初步设计了井下人员跟踪定位系统，并介绍了此系统的构成及功能特点.该系统便于矿领导、调度室和安监人员及时了解有关人员下井时间及分布情况.     

长距离WMSN的矿井多媒体救灾通信系统关键技术的展望

煤矿灾难严重威胁人的生命,并且给煤矿带来毁灭性的破坏,发生灾难的煤矿井下电力及通信系统部分受损或完全瘫痪,文章提出了使用多媒体无线传感器网络(WMSN)建立有效的矿井多媒体救灾通信系统,阐述了矿井应用中WMSN的关键技术,对多媒体无线传感器网络在矿井应用过程中的技术问题做了简要介绍,指出了WMSN在煤矿中应用的发展方向。     

基于改进虚拟势场的煤矿井下WMSN覆盖增强算法

针对煤矿井下无线多媒体传感器网络（Wireless Multimedia Sensor Network,WMSN）覆盖问题,提出了一种基于改进虚拟势场的覆盖增强算法。在分析方向可调感知模型、煤矿巷道带状结构特点及照度特点的基础上,提出了煤矿井下WMSN“有效覆盖”问题。针对有效覆盖问题,引入虚拟目标引力提升重点区域有效覆盖效果。针对传统虚拟势场算法可能出现因局部极小导致覆盖增强效果下降的问题,在分析方向可调感知模型感知区域相交特性的基础上,改进了斥力函数,引入了相邻节点的共同覆盖率引导节点调整感知方向,从而实现区域的有效覆盖。仿真实验表明：对比已有的区域覆盖增强算法,采用所提出的基于改进虚拟势场的覆盖增强算法可有效消除感知重叠区和盲区,实现了井下巷道的高效区域覆盖。     

基于ZigBee与GPRS的煤矿环境远程监测系统设计

为了有效监测煤矿环境,防治煤矿地质灾害,针对当前煤矿环境监测系统存在的布设和维护成本高、布线复杂、传输距离及能量受限等问题,设计了一种结合ZigBee与GPRS技术的无线传感器网络煤矿环境远程监测系统。无线传感器网络采用网状拓扑结构,主要采用CC2530射频芯片、SHT10数字温湿度传感器、GY-63-03数字气压传感器以及WG-8010GPRS DTU模块等器件,在Z_Stack协议栈的基础上进行开发,完成了系统传感器节点的硬件与软件设计,实现了温度、湿度以及气压数据的远程采集、传输与处理。上位机监控系统采用面向TCP/IP协议的Socket通讯机制的C/S结构,在Visual Studio 2010环境中采用C#语言进行开发,通过调用SQL数据库,实现监测数据的实时显示与查询。试验结果表明,该系统数据传输可靠、实时性高、组网灵活,大大降低了煤矿环境监测成本,具有一定的实用性。     

无线传感器网络LEACH路由协议的改进

分布式无线传感器网络结合无线网络通信技术可实现煤矿采空区沉陷监测,而无线传感器网络的路由协议是研究重点,因此,基于无线传感器网络LEACH路由协议的设计思想,以增强网络通信能力,减少冗余数据传输为目标,针对已有的LEACH改进算法提出一种改进的分层路由协议算法。主要体现在被迫簇首的引入和根据连续时间内单位节点监测变量的数据相关性,减少冗余数据的传输量。对2种LEACH协议的改进算法的网络生存时间进行了对比仿真,证明该改进算法在延长网络生存期方面的有效性。