[发明专利]基于RSSI相似度的井下线型无线传感器网络动态α定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及在煤矿井下各处路径损耗指数不同的复杂环境情况下的一种基于RSSI相似度的井下线型无线传感器网络动态α定位方法。

背景技术

近年来，我国煤矿还存在较多安全隐患，矿难时有发生，事故发生后，准确的获取受困人员的位置，监测出事故发生地的环境情况，对于实施救援十分重要。由于井下环境复杂，部署线路繁琐，传统的有线网络在井下较难完成安全监测任务，随着无线传感器网络的发展，无线传感器网络被应用到煤矿中以实现监测井下环境和获取井下人员位置，能够弥补有线设备的一些缺陷，具有廉价、便携和高可靠性特点，在这些应用中如果不知道无线传感器网络节点位置而去感知的数据是没有意义的。

目前，无线传感器网络的定位算法有很多种，基于RSSI的定位算法在煤矿井下应用较多，因为RSSI(接收信号强度指示)(received signal strength indicator)测距中的RSSI值是与距离相关的，它可以通过无线传感器节点测量得到，不需要额外的硬件支持。

定位方法需要通过一定的无线信号传播模型来实现，井下线型区域环境比较复杂，很容易产生路径损耗，屏蔽模型将通信模型扩展为一种较合适的统计模型，因而成为本发明所采用无线信号传播模型。屏蔽模型来估测接收信号的接收功率如下所示

dr(r)=dr(r0)-10αlg(rr0)+ψ---(1)]]>

其中r表示接收端与发射端的距离(m)，r₀为参考距离，一般取1m，d_r(r)表示接收端的接收信号功率(dBm)，d_r(r₀)是参考距离r₀点的接收功率(dBm)，Ψ是一个平均值为0的高斯随机变量(dBm)，反映了当距离一定时，接收信号功率的变化，其中α为路径损耗指数，一般通过实际测量或计算来确定。

实际应用中，一般采用上面屏蔽模型的简化形式，如下所示

dr(r)=dr(r0)-10αlg(rr0)---(2)]]>

ρ_r(r)表示接收端的信号强度平均值(mW)，则有如下的转换关系

d_r(r)＝10lg(ρ_r(r))                                    (3)

发明内容