[发明专利]基于无线传感器网络的煤矿井下一维定位方法和系统

摘要

一种基于无线传感器网络的煤矿井下一维定位方法和系统。本方法把巷道划分为多个连续不重叠的长边相等的矩形定位单元并不对称的部署参考节点，记录每个矩形定位单元的信息，参考节点利用其他相邻参考节点的周期广播信号更新参考节点数据包中的对应参数，移动节点对参考节点数据包过滤、排序并记录相邻的移动节点ID，利用参考节点数据包、记录的相邻的移动节点ID和数据库中的信息，通过计算、排序和比较大小实现移动节点的定位；本系统包括部署在巷道中的多个无线传感器子网络，部署在地面的中心交换机和安全监控和信息管理网络。本发明定位精度高、成本低、系统结构简单、功耗低，满足煤矿井下特定的使用环境和安全要求。

主权项

一种基于无线传感器网络的煤矿井下一维定位方法，其特征在于，包括以下步骤：A.从巷道口起把巷道划分为多个连续不重叠的长边相等的矩形区间，每个区间即是一个矩形定位单元，每个矩形定位单元内在巷道的墙壁上不对称的部署参考节点；B.通过建立数据库记录每个矩形定位单元的信息；矩形定位单元的信息包括该矩形定位单元的矩形定位单元号、矩形定位单元的长D、矩形定位单元的宽d、最大可能RSSI值RM、单元内部号以及和单元内部号相对应的参考节点坐标X；其中矩形定位单元号是对矩形定位单元的编号，从巷道口的第一个矩形定位单元起，随着巷道延伸方向编号依次增加；矩形定位单元的宽d为巷道的宽；最大可能RSSI值RM是可以接收到的最大RSSI值，通过测量或者已知的参考节点发射功率可以得出此值；单元内部号是对处于同一个矩形定位单元内的参考节点的编号，依巷道延伸方向看去，从靠近巷道口且位于左手边的参考节点开始，沿逆时针方向依次编号为1、2、3、4；参考节点坐标X是该参考节点相对于巷道口的距离；C.以固定的时间间隔为周期，所有参考节点用周期广播数据包的格式向外发送周期广播信号，接收其他相邻参考节点的周期广播数据包并提取对应的周期广播信号的RSSI值，根据周期广播数据包的参数识别周期广播信号，选择和参考节点数据包中的参数RA、RB分别对应的周期广播信号的RSSI值来更新参数RA、RB；周期广播数据包中的参数至少应该包括数据包类型标识符、矩形定位单元号、单元内部号，参考节点数据包中的参数至少应该包括数据包类型标识符、矩形定位单元号、单元内部号、RA、RB、移动节点ID、RE；其中数据包类型标识符标记该数据包的类型；RA是该参考节点接收的和其关于巷道的延伸方向的中心线中心对称的参考节点的周期广播信号的RSSI值；RB是该参考节点接收的和其处于不同矩形定位单元且同侧相邻的参考节点的周期广播信号的RSSI值；移动节点ID是移动节点的编号；RE是该参考节点接收到的和移动节点ID对应的定位请求信号的RSSI值；D.定位时移动节点发送定位请求信号，参考节点根据接收到的定位请求信号更新参考节点数据包中的参数移动节点ID、RE后回送参考节点数据包和相应的矩形定位单元的部分信息给移动节点，移动节点根据接收到的参考节点数据包中的移动节点ID对参考节点数据包和相应的矩形定位单元的部分信息过滤、根据参考节点数据包中的参数RE对过滤后的参考节点数据包做第一次排序并记录相邻的移动节点ID；矩形定位单元的部分信息包括该参考节点所在矩形定位单元的长D、矩形定位单元的宽d和最大可能RSSI值RM；E.根据参考节点数据包中的矩形定位单元号和单元内部号搜索数据库，利用搜索到的矩形定位单元的信息、参考节点数据包中的参数和记录的相邻移动节点ID，通过计算、排序和比较数值大小得出移动节点的位置。