一种基于煤矿井下无线传感器网络的定位方法

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。

主权项

1.一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1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一侧，各锚节点按一维等间距同样部署于巷道外边缘一侧，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步：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)，形成通式以确定目标节点k的本地坐标信息，其中$\left\{\begin{array}{c}{i}_x=0,i_y=0\\ j_x=d_{\mathrm{ij}}=S,i_y=0\\ k_x=d_{\mathrm{ik}}\cos \alpha ,k_y=d_{\mathrm{ik}}\sin \alpha \end{array}\right.,$d_ik为锚节点i可测的到k的一跳邻居距离，夹角∠(k，i，j)为矢量的倾角夹角∠(k，j，i)＝π-β，同理得出d_jk是以j为基准的区块Xj中可测的锚节点j到目标节点k的距离，β是基于Xj区块的矢量的倾角；第5步：确定本地位置的目标节点k向监听到的两个锚节点i、j发送数据包，由距源节点较近的锚节点i结合自身ID处理k的坐标信息，将以锚节点为基准的本地坐标转换成以源节点为基准的全局坐标并逐跳前传至源节点；第6步：源节点汇聚检测到的目标节点信息上传至数据库。