煤矿安全监测无线传感器网络节点定位技术

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无线传感器网络对煤矿安全监测的应用与优化

无线传感器网络对煤矿安全监测的应用与优化近年来，煤矿安全监测一直是煤矿行业关注的重点。

为了提高煤矿的安全性和生产效率，无线传感器网络被广泛引入煤矿安全监测系统中。

本文将重点讨论无线传感器网络在煤矿安全监测方面的应用和优化。

一、无线传感器网络在煤矿安全监测中的应用1. 煤矿气体监测：煤矿中存在着严重的气体积聚风险，如甲烷气体等。

无线传感器网络可以通过布设在矿井中的气体传感器实时监测气体浓度，并将数据传输到控制中心进行实时分析和处理。

这种监测方法不仅减少了人工巡视的工作量，还能够更加准确地预测和掌握矿井中的气体状况，从而提高安全性。

2. 矿井环境监测：除气体外，还有其他一些环境参数需要监测，如温度、湿度、振动等。

无线传感器网络可在矿井中布设多个传感器，监测这些参数的变化，并将数据传输到控制中心。

这样，可以及时发现和解决环境问题，避免意外事故的发生。

3. 人员定位和监测：煤矿中有大量的工作人员需要密切监测和管理。

无线传感器网络可以使用佩戴在人员身上的传感器，通过定位技术实时追踪和监测人员的位置和状态。

控制中心可以根据数据分析，及时发出警报，提醒人员注意安全，确保他们的安全离开危险区域。

二、无线传感器网络在煤矿安全监测中的优化1. 节能优化：由于煤矿一般为复杂地下环境，传感器节点往往需要长时间工作。

为了延长无线传感器网络的寿命，可以通过优化传感器节点的能量消耗来实现节能。

采用低功耗的传感器和传输协议，合理布置传感器节点的位置以及定期更换电池等手段都可以有效降低能源消耗，提高系统的稳定性。

2. 网络拓扑优化：无线传感器网络通常由大量的传感器节点组成，节点之间的连接形成了一个网络拓扑结构。

为了实现煤矿安全监测的连续性和稳定性，需要优化传感器节点的布置和网络拓扑结构。

通过合理的节点布置，可以确保整个矿井区域的监测覆盖率和传输质量，从而提高监测的准确性和实时性。

3. 数据处理优化：无线传感器网络在煤矿安全监测中需要处理大量的数据。

无线传感器网络中节点定位算法的研究与应用

无线传感器网络中节点定位算法的研究与应用无线传感器网络是由许多具有自我组织、自我修复和自我协调能力的节点组成的一个无线网络系统，节点可以感知、控制和传递信息。

在无线传感器网络中，节点定位是一项非常重要的任务。

然而，由于节点通常被放置在难以到达的地区，无线传感器网络的节点定位变得特别困难。

为了解决这个问题，许多研究学者们开始深入探讨无线传感器网络的节点定位算法。

这些算法不仅在理论上进行了深入的研究，还不断地在实际应用中进行验证，促进了无线传感器网络中节点定位算法的进一步发展与完善。

一、无线传感器网络的节点定位算法1.1 距离法距离法是一种最简单的节点定位方法，它基于节点之间的距离来计算其位置。

节点的距离可以通过三角测量、信号强度和时间差测量等方式来获得。

然而，由于无线传感器网络中的节点位置不断变化，距离法在实际应用中存在着较大的误差。

1.2 多边形法多边形法是一种通过测量多个节点之间的距离并构建一个多边形来计算节点位置的方法。

这种方法需要至少三个节点，然后通过三角形定位法来计算节点位置。

虽然多边形法可以比距离法更准确地定位节点，但它也需要更多的计算工作。

1.3 拓扑法拓扑法是一种基于节点距离和位置关系的节点定位方法。

该方法可以通过节点之间的关系来计算节点位置，并且在拓扑法中节点之间的距离不需要精确。

然而，由于节点之间的关系可能会受到网络拓扑结构的影响，因此在实际应用中也存在着误差。

1.4 混合法混合法是一种将多种节点定位方法混合在一起来减少定位误差的方法。

这种方法可以结合距离法、多边形法和拓扑法等多种方法来计算节点位置。

虽然混合法可以减少节点定位误差，但它也需要更多的计算和存储资源。

二、无线传感器网络中节点定位算法的应用2.1 农业领域在农业领域中，无线传感器网络可以用来监测土壤湿度、土壤温度、气温、湿度等因素。

通过节点定位算法，可以精确地获得农田的空间信息，为农业生产提供更好的支持和保障。

2.2 环境监测在环境监测领域中，无线传感器网络可以用来监测大气污染、噪声水平、温度、湿度等气象和环境变量。

基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统

水灾、顶压等各种安全隐患严重威胁着矿井作业工监测系统的新技术。
人的人身安全。了有效预防煤矿安全事故发生，为需要充分利用现代化的高科技方法从整体上提高煤矿
２基于ＷＳＮ的煤矿安全监测系统
安全保障水平和加强工作人员的安全意识。特别是，ＷＳＮ是近几年融合多个学科而发展起来的一在矿井中建立煤矿安全监测监控系统，对矿井的各种新技术，并且随着研究的不断深入这一技术已经
监测多种参数的矿用传感器。
图１煤矿安全监测系统结构图
路由选择模块位于各个节点上，主要任务是通过一定的路由选择算法进行路由选择，为节点和移
通信空间的关系分成若干个簇，每个簇以固定传感动节点动态选择父节点，从而为消息传递提供一个器节点作为簇首。移动传感器节点负责感知现场信稳定的线路。
风等多种设备的运行状态等进行监测，并且在紧急
情况下通过控制单元使煤矿井下的一些电器设备断电。由于本文的设计中需要监测的参数非常多且类
型也具有多种形式，要选择较多类型的传感器。需同
时，由于ＷＳＮ节点的特殊限制，要求节点的尺寸不能过大或耗能过多，因此，对传感器的选择主要是可
维普资讯
ＣＨｌＡＮＥＷ３Ｎ－ＥＬＥＣｏＭＭＵＮｌＡＣ
基于无线传感器网络的煤矿安全监铡系统

井下无线传感网络节点定位技术研究

、、
收信号强度指示值（ＳＩ位算法虽然有ＲＳ）定较高的测量精度，但这种定位算法在使用过
中图分类号：Ｐ１Ｔ２２
文献标识码：Ａ
文章编号：０７９１（０１０－０５０１０－４６２１）４０７－２
过ＲＳ定位算法估算出自身与锚节点之间ＳＩ的距离。某一个未知节点同时位于在三个或三个以上锚节点的无线通信范围内，换句话说改未知节点能够直接获得与三个或三个以上锚节点之间的ＲｓＩＳ测距，时就可以此直接执行第三步，用三（）定位算法估采多边
③ 用究・研・应
井下无线传感网络节点定位技术研究
王楠
（宁信息职业技术学院辽
辽宁辽阳１１０）１００
摘要：了加强对煤矿井下人员、备定位跟踪问题的研究是提高在井下恶劣环境中工作安全性十分重要的问题之一。为设本文提出一种将ＲＳ￣Ｄ —ＨｐＳＩＶｏ定位算法相结合的井下无线传感网络的定位算法ＲＴ。Ｄ弥补了ＲＳ算法或Ｄ－ＨｐＳＩＶｏ算法在使用中的不足，高了测量精度，快了定位速度，提加降低了测量成本。文主要通过理论分析和算法设计对该算法进行说明。本关键词：无线传感网络定位ＲＳＤＶＨｐＳＩ－ｏ
２无线传感器网络在煤矿安全监至少三个锚节点的距离。后用三（）定、最多边锚节点向外发送信号，通信范围内在其测中的基本定位机制位的方法来计算未知节点的位置信息。的未知节点可以直接计算出ＲＳ距离。Ｓ［接

面向矿井监测的无线传感器网络节点的分析与设计

ｍｉｅｎ，ｗｈｃａｎｔｒｔｅｉｆｒｔｎｏａｏｃｎｒｔｎ，ｈｍｉｒ，ｐｅｓｒｆｉｗａｌａｄｐｗｄｒｃｎｅｔｔｎｉｈｃｎｍｏｉｈｎｏｍａｉｆｇｓｃｎｅｔｉｏｏａｏｕｔｅｒｓｕｅｏｔｌｎｏｅｏｃｎｒｉ．Ｗｈｒａｈｍｐｒｕｐａｏｅｅｓｔｅｉｏ－ｔｎｆｃｆｏｅｐｓｔｎｎｎｄａｉｇｗｔｍｅｇｎｉｓａｄｄｓｓｅｓｏｎｅｇｏｎｎ，ｔｅｕｅｏａｔｅｆｔｏｄｏｉｏｉｇｉｅｌｉｅｒｅｃｅｎｉａｔｒｆｕｄｒｒｕｄｍｉｅｈｓｆｅｎｉｎｈＤＶ－ｐａｇｒｔｍｒｎｄｏａｉｇＨｏｌｏｉｈｆｏｅｌｃｔｏｎｉｄｓｒｅｅａｌｄｙｉｈｓｐｐｒｉａｌ，ｐｗｒｉｓｅｆｒｌｓｅｓｒｎｔｒｏｅｓｄｉｎｅｇｏｎｎｒｉｃｓｅｎｎ・ｓｅｃｂｄｄｔｉｌｎｔｉａｅ．Ｆｎｌｉｅｙｏｅｕｓｏｅｅｓｓｎｏｅｗｏｋｎｄｓｕｅｕｄｒｒｕｄｍｉｅａｅｄｓｕｓｄａｄａａｓｗｉｎ
ＮＥＴＷｏＲＫＮｏＤＥＳＦｏＲＩＭＮＥｏＮＩＭＴｏＲＩＮＧ
ＨａｇＨｉＷａｇＱａｐｇＴｎＷｅ－ＺａｇＧｏｉＧｏＹｎｌｇｕｎａｎｉｎｉａｉｈｎｕｘａｕｏｇｎｎｉ
（ｒｔｏＭｉｉｎｅｈｏｏｙＸｚｏ２０８ＪａｇｕＣｉａｓ０ｏｏｐｔｒｃｎｅａｄＴｃｎｌ，ｈｎｎｖｓｙｆｎｎａｄＴｃｎｌ，ｕｈｕ２１０，ｉｎｓ，ｈｎ）ｅｇｅｉｇｇ

无线传感器网络节点定位技术

Ａｂｔａｔ：Ｔｉａｅｒｓｎｓａｔｏｏｇｉｃｓｉｎａｏｔｔｅｌｃｔｎｔｃｎｌｇｆｔｅｓｎｏｅｗｏｋｔａｓｓｒｃｈｓｐｐｒｐｅｅｔｈｒｕｈｄｓｕｓｏｂｕｈｏａｉｅｈｏｏｙｏｅｓｒｎｔｒｈｔｗａｏｈａａｙｅｏｓｅｔｓｃｅｂｉｒｎｉｌｆｈｃｌａｉｎｃａｓｆａｉｎｏｃｔｎａｇｒｈ，ｈｘｓｉｇｎｌｚｄｉｓｍｅａｐｃｓｕｈａｔａｃｐｃｐｅｏｅｏａｉｔ，ｌｓｉｃｔｆｏａｉｌｏｔｍｓｔｅｅｉｎｎｓｈｓｉｔｌｚｏｉｏｌｏｉｔｌｃｔｎａｇｒｈ，ｎｅｆｒｎｅｅａｕｔｎｃｔｒｆｈｌｏｉｓｎｄｔｉＷｅｈｖｏａｅｅｐｒｏａｃｏａｉｌｏｔｍｓａｄｐｒｏｍａｃｖｌａｉｒｅａｏｅａｇｒｈｅａｌｏｉｏｉｉｔｔｍｉ．ａｅｃｍｐｒｄｔｅｒｎｅｈｆｍ
ｌｃｌａｉｎａｇｒｈｎＩｌｏｔｍｔ．ａｙｉｒｓｌｈｗｈｔｔｅａｐｉａｉｎｏａｉｕｌｏｉｓｉｏａｉｔｌｏｔｚｏｉｍａｄＡＰＴａｇｒｈｅｃＡｎｌｓｓｅｕｔｓｏｔａｈｐｌｔｆｖｒｓａｇｒｈｎｉｓｃｏｏｔｍｄｆｒｎｎｉｎｎｓｈｖｈｗｎｇｅｔｉｅｅｃｓｉｅｐｒｏａｃ．ｎｆｈｌｏｔｓｉｐｉ１ＷｅｓｏｌｉｅｅｔｖｒｍｅｔａｅｓｏｒａｆｒｎｅｔｅｆｒｎｅＮｏｅｏｅａｇｒｈｏｔｆｅｏｄｎｈｍｔｉｍｓｍａ．ｈｕｄｓｌｃｈｐｒｐａｅａｇｒｈａｅｎｐｒｏｍａｃｎｉａｏｓｏｓｉｔｒｓ．ａｔｈｉｐｐｒｐｏｏｅｈｅｅｔｔｅａｐｏｒｔｌｏｔｉｉｍｂｓｄｏｅｒｎｅｉｄｃｔｒｆｍｏｔｎｅｅｔＡｔｌｓ，ｔｓａｅｒｐｓｓｔｅｆ

无线传感器网络中的节点定位与时钟同步技术

无线传感器网络中的节点定位与时钟同步技术无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是由大量分布在特定区域内的无线节点组成的网络系统。

这些节点具有自主感知、信息处理和无线通信能力，能够实时感知环境信息并将其传输至中心节点或基站。

在WSN中，节点的定位和时钟同步是实现高性能和可靠性的关键技术。

节点定位技术是WSN中非常重要的一项技术，它可以提供节点的位置信息，从而实现对环境的精确监测和控制。

常用的节点定位技术可以分为基于信号强度的方法和基于几何方法两种。

基于信号强度的节点定位技术使用无线信号的传输强度来确定节点的位置。

这种方法利用信号在传输过程中的衰减和路径损耗进行位置估计。

常见的基于信号强度的节点定位方法有最小二乘法（Least Squares，LS）、加权最小二乘法（Weighted Least Squares，WLS）和贝叶斯推断等。

这些方法能够通过对信号强度进行测量和分析，实现对节点位置的估计和定位。

基于几何的节点定位技术则是利用节点之间的几何关系来确定位置。

这种方法通过节点之间的距离或角度信息，使用三角测量或多边测量等几何原理进行位置估计。

常用的基于几何的节点定位方法有距离测量法（Distance Measurement）和角度测量法（Angle Measurement）。

这些方法通常需要节点具备较高的计算和通信能力，但能够获得较高的定位精度。

除了节点定位，时钟同步技术也是WSN中的关键技术之一。

在WSN中，节点之间的时钟偏差会导致通信的时序问题，进而影响协同处理和信息传递。

因此，实现节点之间的时钟同步，对于保证数据的准确性和网络性能至关重要。

常见的节点时钟同步方法有全局时钟同步和局部时钟同步两种。

全局时钟同步是指通过协议或算法，实现网络中所有节点的时钟完全一致，例如网络时间协议（Network Time Protocol，NTP）。

但是，由于WSN中节点具有资源受限和网络拓扑动态变化等特点，实现全局时钟同步存在一定的困难。

无线传感器网络节点定位技术

无线传感器网络节点定位技术定位即确定方位、确定某一事物在一定环境中的位置。

在无线传感器网络中的定位具有两层意义：其一是确定自己在系统中的位置；其二是系统确定其目标在系统中的位置。

在传感器网络的实际应用中，传感器节点的位置信息已经成为整个网络中必不可少的信息之一，很多应用场合一旦失去了节点的位置信息，整个网络就会变得毫无用处，因此传感器网络节点定位技术已经成了众多科学家研究的重要课题。

2.1基本概念描述在传感器网络中，为了实现定位的需要，随机播撒的节点主要有两种：信标节点（Beacon Node）和未知节点（Unknown Node）。

通常将已知自身位置的节点称为信标节点，信标节点可以通过携带GPS定位设备（或北斗卫星导航系统�zBeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System�{、或预置其位置）等手段获得自身的精确位置，而其它节点称之为未知节点，在无线传感器网络中信标节点只占很少的比例。

未知节点以信标节点作为参考点，通过信标节点的位置信息来确定自身位置。

传感器网路的节点构成如图2-1所示。

UBUUUUUBUUUBUUUUUUBUUUUUU图2-1 无线传感器网络中信标节点和未知节点Figure 2-1Beaconnodes and unknown nodes of wireless sensor network在图2-1中，整个传感器网络由4个信标节点和数量众多的未知节点组成。

信标节点用B来表示，它在整个网络中占较少的比例。

未知节点用U来表示，未知节点通过周围的信标节点或已实现自身定位的未知节点通过一定的算法来实现自身定位。

下面是无线传感器网络中一些常用术语：(1) 邻居节点（Neighbor Nodes）：无需经过其它节点能够直接与之进行通信的节点；(2) 跳数（Hop Count）：两个要实现通信的节点之间信息转发所需要的最小跳段总数；(3) 连通度（Connectivity）：一个节点拥有的邻居节点数目； (4) 跳段距离（Hop Distance）：两个节点间隔之间最小跳段距离的总和；(5) 接收信号传播时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)：信号传输过程中，同时发出的两种不同频率的信号到达同一目的地时由于不同的传输速度所造成的时间差；(6) 接收信号传播时间（Time of Arrival，TOA）：信号在两个不同节点之间传播所需要的时间；(7) 信号返回时间（Round-trip Time of Flight，RTOF）：信号从一个节点传到另一个节点后又返回来的时间；(8) 到达角度(Angle of Arrival，AOA)：节点自身轴线相对于其接收到的信号之间的角度；(9) 接收信号强度指示(Received Signa1 Strength Indicator，RSSI)：无线信号到达传感器节点后的强弱值。

无线传感器网络的节点定位

科
程方
科技论坛｛ｆ
无线传感器网络的节点定位
胡境王鹏
（重庆邮电大学通信学院，重庆４０６）００５
摘要：文首先对无线传感器网络特点进行了简要的描述，中对其网络结构进行了简单分析。该论其该论文重点是对无线传感器网络节点定位进行了分析研究，综合叙述了几种有代表性的ＷＳＮ定位技术。关键词：定位；无线传感网络；节点；算法
ｈ＋＾
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【ｒｉ－１ｎｓ）４ｂ（Ｉ－
其中ｎｒ滚示未知节点ｉｈｓ６的邻居节点集合；ｎ表示节点ｉ与锚节点之间的跳数；表示邻居节ｎ点与这个锚节点之问的跳数。２１ＰＴ算法．４ＡＩ．ＡＩ算法首先收集其邻居锚节点的，ＰＴ信然后从这些锚廿Ｊ组成的集合众任意选取三个锚节点，这ｉ个锚节点组成一个ｊ角形，通过对三角形的域内鉴别确定未知节点是否在此三角形内，如此反复，通过对ｎ个锚电组成的ｃ个二角形鉴。别，可以得到一个包含未知节点的所有三角形的个交集（重叠域）。可知未知节点就处于此域，进而实现了节｜的定位。
ｌ概述
无线传感器网络是由部署在监测区域内的大量廉价的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式实现各个点问的通信。其目的就是为了采集用户所需信息，实时掌控该区域的物理状况。无线传感器网络属于自组织网络的其中一种，ＷＳＮ具有以下特点无中心和自组织性；：动态变化的网络拓扑；受限的无线传输带宽；移动终端的能力有限；多跳路由；安全能比较差；超大规模；无人值守；动态性强。针对ＷＳＮ的以上特点，我们在研究ＷＳＮ网络定位的时候必须充分考虑ＷＳＮ的硬件和软件两方面的综合因素。２ＷＳＮ网络中的点定位由于传感器网络的节点的布置不确定性和以数据为中心的任务睦，使得ＷＳＮ节点的定位成为了传感器网络中成网重要环节。用ＧＳＰ来对传感器节点进行定位在实际运用中存在定位成本、节点复杂度和节点隐蔽眭等问题。而依靠传感器节点自身进行定位已经是一个趋势，传感器网络的自身定位可以分为基于测距定位和非测距定位。不管是何种定位过程，都需要一定的已知节点对未知氐世行定位，而已知廿称为锚节。２１；非测距定虽然基于测距的定位机制能够实现精确的定位，但是往往对无线传感器网节点的硬件要求高。非测距定位机制降低了对节点硬件的要求，但定位的误差也相应有所增加。目前的非测距定位机制主要分为两类：对未知节点和信标节点之间的距离进行估计，然后利用三边测量法或极大似然估计法进行定位；通过邻居节点和信标节点确定包含未知节点的区域，然后把这个区域的质心作为未知节点的坐标。距离无关的算法主要有质心算法、ＶＨｐ算法、ｍｏｈｕ算法、ＩＤ—ｏＡｒｏｓｐＡＰＴ算法等。２．质心算法。质心是多边形的几何中心。．１１质心算法的思想就是首先确定未知节点的包含域，通过对包含域的质心求取来大概估算该未知节点处于该质心点。质心算法本身就是一种估计算法，算法简单，

无线传感器网络中的定位技术与算法优化

无线传感器网络中的定位技术与算法优化近年来，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）在众多领域得到广泛的应用，如环境监测、智能交通、医疗保健等。

对于无线传感器网络而言，准确的定位技术和优化的定位算法是实现各种应用的关键。

一、无线传感器网络中的定位技术无线传感器网络中的定位技术主要分为基于测距和基于角度两种方法。

1.基于测距的定位技术：基于测距的定位技术利用传感器节点之间的距离信息来实现定位。

常见的测距技术包括全球定位系统（GPS）和无线信号强度指示（RSSI）等。

全球定位系统（GPS）是一种广泛应用于室外环境的定位技术。

它通过接收卫星发射的信号来确定接收器的位置。

然而，GPS在室内和复杂环境中的定位精度受限。

因此，基于测距的定位技术在室内环境的无线传感器网络中应用较少。

无线信号强度指示（RSSI）基于接收到的信号强度来估计节点之间的距离。

通过测量无线信号在传输过程中的衰减程度，可以计算出节点之间的距离。

然而，RSSI受到多径传播等环境因素的干扰，定位精度有限。

2.基于角度的定位技术：基于角度的定位技术通过测量节点之间的角度信息来实现定位。

常见的基于角度的定位技术包括方向导数（DOA）和相对角度测量（RAO）等。

方向导数（DOA）基于节点接收到的信号传播方向来估计节点的位置。

通过测量信号波前到达节点的方向，可以计算出节点的位置。

DOA定位技术准确度较高，但需要节点具备方向感知能力。

相对角度测量（RAO）利用节点之间相对角度的测量值来进行定位。

通过测量不同节点之间的夹角，可以计算出节点位置。

RAO技术相对DOA技术更容易实现，适用于无需高精度定位的应用场景。

二、无线传感器网络中的定位算法优化针对无线传感器网络中的定位问题，研究人员提出了各种定位算法以提高定位精度和效率。

以下为几种常见的定位算法。

1.迭代算法迭代算法通过多次迭代计算来逐步调整节点位置，以减小定位误差。

无线传感器网络中节点定位算法

ｌｃｌａｉｎａｇｒｈａｐａｅｃｏｄｎｏｖｒｕａｔｒ，ｓｃｓｔｅｃｓｏｒａｄａｐｉａｉｎｅｓＡｏａｉｔｌｏｉｍｐｅｒｄａｃｒｉｇｔａｏｓｆｃｏｓｕｈａｈｏＬｐｗｅｎｐｌｔｓａａ．ｓｗｅｚｏｔｉｃｏｒ
ｌ引言
无线传感器网络（ｒｌｓＳｎｏｔｏｓＷＳ）Ｗｉｅｅｓｒｗｒ，ＮｅｓＮｅｋ
离有无关系分类【；按与锚点有无关系分类：按集中５１式与分布式分类；按递增式与并发式分类；按紧耦合与松耦合分类［１６。在无线传感器定位算法中经常使，７用到的计算方法有三种：三边测量、三角测量和极大
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｗｉｅｅｓｓｎｏｅｗｏｋｅｏｓａｎｗａａｃｌｃｉｎｔｃｎｌｇｆａｔｎｍｏｓｓｎｏｏｅ．Ｔｈｒｌｓｅｓｒｎｔｒｓｂｃｍｅｅｄｔｏｌｔｏｅｈｏｏｙｏｕｏｏｕｅｓｒｎｄｓｅｅ
计算机系统应用
ｈｔ：ｗｗ．ｓａｒ．ｔ／ｗｃ —．ｇｃｐ／・ｏｎ
２１０ｉ年第２Ｏ卷第５期
无线传感器网络中节点定位算
刘胜辉，董晓瑞，高俊峰
（尔滨理工大学计算机科学与技术系，哈尔滨１０８）哈５００
ｋｏｔｅａｃｒｂｓｄｍａｓａｇｒｔｍｓｈｇｅｒｃｓｏｉｈｃｏ－ｒｅＡＢｅｌｏｔｍａｏｒｃｓ．Ｉｎｗ，ｈｎｈｏ－ａｅｓｌｏｉｈｈａｉｈｒｐｅｉｉｎｗｈｌｔｅａｈｒｆｅｅｎａｇｒｈｈｓｌｗｅｏｔｎｉｏｄｒｔａｅａｖｎａｓｏｍ，ａｎｗａｉａｉｎａｇｏｉｍｓｐｅｅｔｄＩｏｓｎｔｏｌｏｔｏｅｐｅｉｉｎｗｔｒｅｔｋｄａｔｇｅｆｔｏｈｅｅｌｌｔｏｌｒｔｏｃｚｈｉｒｓｎｅ．ｔｄｅｏｎｙｃｎｒｌｒｃｓｏ￣ｎｈｔｉｅｄｒａｇｓｏｎｕｅｒｎｅｆＡＢｅｌｏｔ，ｔａｓｅｕｅｅｎｍｂｅｆａｃｏｓｏｅｍａｓａｇｒｔｍ．ｏｉａｅｅｎｅｓａｇｒｈｂｕｌｏｒｄｃｓｔｕｉｍｈｒｏｎｈｒｆｈｓｌｏｉｈＳｔｎｍｅｔｅｄｔｃｈｔ

无线传感网络中的节点定位技术

无线传感网络中的节点定位技术一、概述在无线传感网络（Wireless Sensor Networks，WSN）中，节点定位技术是一个重要的问题。

很多应用场景，比如环境监测、智能家居、消防救援等都需要知道节点的位置信息。

因此，对于WSN中节点定位技术的研究，具有重要意义。

二、节点定位技术分类节点定位技术可以分为绝对定位和相对定位两种类型。

1. 绝对定位绝对定位是通过某些手段确定节点的精确位置，其主要有以下两种方法：（1）全局定位：全局定位是指利用卫星、地面测量、激光雷达、光学测绘等技术手段，获取节点的位置信息。

这种方法定位精度高，但成本也非常高昂，因此适用范围相对较小。

（2）局部定位：局部定位是指利用无线信号、超声波、红外线等技术手段，获取节点与周围节点或地标之间的相对距离，进而实现节点位置的估计。

这种方法的定位精度相对较低，但成本较低，适用范围较广。

2. 相对定位相对定位是指通过测量节点之间的距离、方向、角度等信息，进而推算节点之间的位置关系。

相对定位方法的实现主要依靠信号传播模型。

三、节点定位技术研究现状目前，节点定位技术的研究比较成熟，主要有以下几个方向：1. 基于距离测量的节点定位技术基于距离测量的节点定位技术是应用比较广泛的方法之一，其实现方式有多种，主要包括：（1）静态定位：当节点的位置不改变时，可以考虑使用静态定位方法，如GPS、光学测距、激光测距等。

静态定位通常能够提供较高的定位精度和可靠性，但同时是成本较高的方法之一。

（2）动态定位：当节点位置会变化时，动态定位是个更合理的选择。

可以采用无线信号强度指示（Received Signal Strength Indicator，RSSI）测量、超声波测距、红外测距等技术实现动态定位。

2. 基于指纹识别的节点定位技术基于指纹识别的节点定位技术是一种基于相对定位的方法。

其主要思路是利用某个特征，如无线信号强度、接收速率、冲突率等来实现定位。

无线传感器网络节点定位技术

（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海２０００９３）
摘要：无线传感器网络（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋ，ＷＳＮ）在许多领域有广泛的应用，无线传感器网络中节点位置对无线传感器网络的应用有重要的影响，没有位置属性的信息是无价值的，
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＷＳＮ）ｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ，ｎｏｄｅｌｏｃａｉｔｏｎｐｌａｙｓ
１定位技术基本术语
（１）信标节点：通过ＧＰＳ等方法获得自身位置
的节点，也称锚节点。（２）未知节点：位置未知的节点。
（３）邻居节点：节点通信半径内的其他节点。
（４）连通度：一个节点拥有的邻居节点数目。（５）视距：两节点问无障碍物，可直接通信。
２０１４年第１期
文章编号：１００９— ２５５２（２０１４）０１ — ００５９— ０３中图分类号：ＴＮ９２９．５；ＴＰ２１２．９文献标识码：Ａ
无线传感器网络节点定位技术
章彬彬，王亚刚，李烨
ＺＨＡＮＧＢｉｎ．ｂｉｎ．ＷＡＮＧＹａ．ｇａｎｇ．ＬＩＹｅ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｉｃａｌ・ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９３，Ｃｈｉｎａ）

第8章无线传感器网络节点定位技术

第八章无线传感器网络节点定位技术
节点定位技术概述——要求
传感器网络的定位算法通常需要具备以下特点：自组织性：传感器网络的节点随机部署，不依赖于全局基础设施协助定位；健壮性：传感器节点的硬件配置低，能量有限，可靠性较差，定位算法必须能够容忍节点失效和测距误差；节能性：尽可能地减少算法中计算的算法复杂度，减少节点间的通信开销，以尽量延长网络的生存周期；

第八章无线传感器网络节点定位技术
基于测距的定位技术——三角定位法
常用的角度定位方法有：已知两个顶点和夹角的射线确定一点，以及已
知三点和三个夹角确定一点。
1．已知两个顶点和夹角的射线确定一点如图所示，测得参考点A(x1,y2)和B(x2,y2)收到的信号夹角分别是α和β，根据
( y x tan ) ( y1 x1 tan ) x 2 2 tan tan y ( x2 y2 cot ) ( x1 y1 cot ) cot c t1 (T2 T0 ) (T1 T0 ) T2 T1 即： c2 c1
TDOA有一些固有的缺陷需要考虑。首先利用TDOA进行定位要求传感节点上必须附加特殊的硬件（声波或者超声波的收发器等），这会增加传感节点的成本；其次，声波或者超声波在空气中的传输特性和一般的无线电波并不一样，空气的温度、湿度或者风速都会对声波的传输速度产生很大的影响，这就使得距离的估计可能出现较大偏差；最后，TDOA测速的一个很大的假设是发送节点和接收节点之间是没有障碍物阻隔的，在有障碍物的情况下会出现声波的反射、折射和衍射，此时得到的实际传输时间将变大，在这种传输时间下估算出来的距离也将出现较大的误差。
种信号的传播速度，计算两个节点之闻的距离，再通过已有基本的定位

传感器网络节点定位算法在煤矿安全中的应用

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｅｅｒｈｕｄｒｒｕｄｃａｎａｅｙｉｓｅ．ＳｎｅｔｅｃａｎｎｅｇｏｎｕｎｌｉｏｇａｄＲｓａｃｎｅｇｏｎｏｌｍｉｅｓｆｔｓｕｓｉｃｈｏｌｍｉｅｕｄｒｒｕｄｔｎｅｓｌｎｎ
ＮｏｃｌｚｔｏｇｒｔｆＷｉｅｅｓＳｅｓｒｄｅＬｏａｉａｉｎＡｌｏｉｈｍｋｎＣｏｌｎａｅｙｔｒｓｉａｍｉｅＳｆｔ
ＤＩＪｎｉｇ
（ｅｏｋＣｎｅ，ｈｎｃｕｏｍａＵｉｅｉ，ｈｎｃｕｉｎ１０３，ｈａＮｔｒｅｔＣａｇｈｎＮｒｌｎｖｒｔＣａｇｈｎＪｉ３０２Ｃｉ）ｗｒｓｙｌｎ
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煤矿安全监测无线传感器网络节点定位技术

煤矿安全监测无线传感器网络节点定位技术摘要：近些年来，煤矿安全事故层出不穷，这严重影响了人民群众的生命财产安全和企业的正常生产，由此做好煤矿的安全检测就显得尤为重要。

在煤矿安全的监测中，无线传感器网络节点定位技术可以有效的提高煤矿安全生产的检测。

本文从煤矿安全监测无线传感器网络基本定位机制、定位问题的表述、定位算法的分析与改进、仿真结果与讨论等四个方面论述了无线传感器网络节点定位技术在煤矿中的应用。

关键词：煤矿安全检测无线传感器网络节点定位技术近些年来，煤矿安全生产变得越来越重要，然而各种煤矿安全事故依然时时见诸于报端，由此确保煤矿安全生产和保证人民群众的生命财产安全就显得尤为重要。

在各种实践中发现，做好煤矿安全监测有着非常重要的作用。

在各种监测技术中，采用无线传感器对监测点具体的区域和数据的节点技术越来越得到重视[1]。

这种技术以其精确的定位和对瓦斯量的准确监测而有利于及时采取相关措施来防止事故的发生。

一、无线传感器网络基本定位机制作为一种利用已知节点来准确的得知其它点的技术，无线传感器在煤矿安全的监测中利用了已知节点和待测节点之间可以相互作用的关系来达到对布设区域内节点的精确定位。

所以在煤矿的安全监测中，锚节点和待测节点二者共同组成了无线传感器的节点。

在网络的节点中，作为所有节点所占比例较少的锚节点在实际中最重要的作用之一就是用来对未知节点的定位做一个辅助性的帮助。

图1为煤矿安全检测局部无线传感器网络，在图1中，待测节点使用实心圆来进行表示，锚节点使用空心圆来进行表示。

三、仿真结果与讨论使用计算机进行仿真验证来确保算法的有效性和正确性，在计算的仿真验证中，设定检测的局部区域面积为一5 m×20 m的矩形区域。

在仿真的测算中，使用蒙特卡罗仿真法来达到这一目的，最终的目的是求得相关区域内的仿真点，最后将所有仿真点的平均进行估计之后就是使用蒙特卡罗仿真法所得到的最终结果。

图2为定位算法性能曲线。

无线传感器网络实现矿井下的安全监控

行动轨迹记录
记录每位矿工的行动轨迹，有助于事后追溯事故原因，提供事故处理依据。
紧急呼叫功能
矿工在遇到紧急情况时，可通过随身携带的定位设备进行呼叫，触发紧急救援机制。
设备监控与故障预警
设备运行状态监测
01
实时监测矿井内各种设备的运行状态，如通风机、排水设备等，
确保设备正常运转。
故障预警
02
通过传感器网络监测设备的各项参数，一旦发现异常，及时发
数据传输与处理
总结词
数据传输与处理是无线传感器网络在矿井安全监控中的另一关键传输的可靠性和实时性要求高。解决方案包括采用先进的路由协议、数据融合技术和分布式数据处理方法，以提高数据传输效率和降低数据冗余。
安全与隐私保护
总结词
安全与隐私保护是无线传感器网络在矿井安全监控中不可忽视的挑战。
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无线传感器网络在矿井安全监控中的效果评估
评估方法
采用对比实验的方法，对比实施无线传感器网络前后矿井安全事故的发生率、事故处理时间和生产效率等方面的变化。
评估结果
实施无线传感器网络后，矿井安全事故发生率显著降低，事故处理时间大幅缩短，同时生产效率得到提高。
结论
无线传感器网络在矿井安全监控中具有显著的优势和应用价值，能够有效地提高矿井的安全性和生产效率。
提高生产效率
通过监控矿井设备运行状况，及时发现并解决故障，提高生产效率。
促进安全生产管理
为管理层提供实时、准确的数据，便于做出科学决策，加强安全生产管理。
无线传感器网络的引入
无需布线
无线传感器网络无需布线，降低了施工难度和成本，方便后期维护。
灵活部署

煤矿井下无线传感器网络节点三维定位算法

ｏｈｅｕａｅｌｙｎｆｂａｏｏｅ．Ｆｒｔｔｅｂａｏｏｅｅｅｄｐｏｅｃｏｄｎｏｔｅｃａａｔｒｓｃｆｔｅｎｔｅｒｇｌｒｄｐｏｍｅｔｏｅｃｎｎｄｓｉ，ｈｅｃｎｎｄｓｗｒｅｌｙｄａｃｒｉｇｔｈｈｃｅｉｔｓｏｈｓｒｉ
实现三维定位。理论分析和仿真结果表明，该算法具有计算量小、通信量小、定位精度较高以及稳定性较好等特点。
关键词：线传感器网络；无煤矿；维定位；位精度；三定能耗；定性稳中图分类号：Ｐ９Ｔ３３文献标志码：Ａ
朱晓娟，王军号孟祥瑞，
（．１安徽理工大学计算机科学与工程学院，安徽淮南２２０；２安徽理工大学能源与安全学院，３０１．安徽淮南２２０）３０１
（通信作者电子邮箱ｘｈ＠ａｓｅｕＣ）ｊｕｔｔｄ．Ｉｚｌ．Ｉ
摘
ｅｔｔｎｈｒ，２ｐｓｉｎｗｓｃｌｕａｅｙｔｌｔｒｔｎａａｔｈＤｐｓｉｎｗａｂａｎｄｂａｓｏｏｉｉｇｔｅｓｉｉ；ｔｉｄＤｏｉｏａａｃｌｔｄｂｒａｅａｉ；ｔｌｓｅ３ｏｉｏｓｏｔｉｅｙｍｅｎｆｃｍｂｎｎｈｍａｏｔｉｏｔｔ
ｈｖｒｂｅｆｌｗａｃｒｃｎｉｈｃｓ．Ａｅ３ｌｃｌａｉｎａｇｒｈｗａｒｐｓｄｆｒｕｄｒｒｕｄｃａｎａｅａｅｐｏｌｍｓｏｃｕａｙａｄｈｇｏｔｏｎｗｏａｉｔｌｏｔｍｓｐｏｏｅｎｅｇｏｎｏｌＤｚｏｉｏｍｉｅｂｓｄ

地下矿山环境监测中的无线传感器网络布置

地下矿山环境监测中的无线传感器网络布置地下矿山环境监测是确保矿山安全运营的重要部分。

随着技术的不断进步，无线传感器网络（WSN）被广泛应用于地下矿山环境监测中。

本文将探讨在地下矿山环境监测中，如何有效地布置无线传感器网络，以实现对地下环境的准确监测和及时预警。

无线传感器网络是由大量分布在地下的传感器节点组成的，这些节点能够实时感知环境参数，并将数据通过无线通信传输至中央控制系统。

传感器节点的布置位置对于监测系统的性能至关重要。

首先，我们需要考虑监测的覆盖范围。

传感器节点的分布应该能够覆盖整个地下矿山的关键区域，包括巷道、工作面等。

其次，传感器节点之间的距离也需要合理安排，以确保数据的全面采集和传输。

最后，传感器节点的密度应根据地下环境的复杂程度和监测需求进行调整，以达到最佳的监测效果。

在布置无线传感器网络时，我们还需要考虑到地下矿山环境的特殊性。

首先，地下空间狭小，通信信号的传输会受到限制。

为了解决这一问题，可以采用多跳传输技术，将远距离的传感器节点通过中间节点进行数据传输。

这样可以有效弥补信号传输距离的限制。

其次，地下矿山环境存在较强的干扰，如地壳振动、尘埃、气味等。

因此，传感器节点的抗干扰能力需要得到提升。

采用抗干扰技术和信号增强技术，可以有效提高传感器网络的可靠性和稳定性。

此外，在布置无线传感器网络时，我们还应考虑节点的能源供给问题。

地下矿山环境恶劣，传感器节点难以定期更换电池。

因此，节点的能源管理至关重要。

我们可以采用低功耗设计，延长节点的使用寿命。

同时，利用能量收集技术，如光伏、热能收集等，为节点提供稳定的能源供给。

此外，节点之间可以进行能量交换，实现能量的共享与传输。

这些措施可以有效解决能源供给的问题，确保传感器网络的长期稳定运行。

此外，布置无线传感器网络还应考虑到监测的实时性和可靠性。

传感器节点应具备快速、准确地感知环境参数的能力，并及时将数据传输给中央控制系统。

为了提高传输的可靠性，可以采用数据冗余存储和多路径传输技术，确保数据的完整性和及时性。

煤矿安全监测无线传感器网络节点定位技术

无线传感器网络对煤矿安全监测的应用与优化

无线传感器网络中节点定位算法的研究与应用

基于无线传感器网络的煤矿安全监测系统

井下无线传感网络节点定位技术研究

面向矿井监测的无线传感器网络节点的分析与设计

无线传感器网络节点定位技术

无线传感器网络中的节点定位与时钟同步技术

无线传感器网络节点定位技术

无线传感器网络的节点定位

无线传感器网络中的定位技术与算法优化

无线传感器网络中节点定位算法

无线传感网络中的节点定位技术

无线传感器网络节点定位技术

第8章 无线传感器网络节点定位技术

传感器网络节点定位算法在煤矿安全中的应用

煤矿安全监测无线传感器网络节点定位技术

无线传感器网络实现矿井下的安全监控

煤矿井下无线传感器网络节点三维定位算法

地下矿山环境监测中的无线传感器网络布置

第8章无线传感器网络节点定位技术