无线传感器网络定位和路由技术的研究与应用

论文摘要

无线传感器网络是集无线通信、数据采集和信息处理功能于一体的新型分布式自组织数据采集网络。它充分利用了Ad Hoc网络动态自组、多跳的特点,其通信和感知节点可以移动、无须铺设线路、操作简单、组网成本低。无线传感器网络及其应用已经成为学术界及工业界的一个研究热点,在军事和民用领域都有着非常广阔的应用前景。将无线传感器网络应用于矿井安全监测系统中,将有效地提高煤矿安全生产监控和管理水平。在此背景下,本文对矿井监控无线传感器网络中采用的定位应用技术及通信路由协议进行了分析研究。为了确定煤矿内各种被监测事件的发生地点,需要了解传感器网络节点的位置信息。位置信息对快速确认突发事件的具体地点,井下人员的定位跟追踪等都具有重要意义。论文在对无线传感器网络的定位技术进行了详细分析的基础上,针对煤矿井下的无线传输环境,利用RSSI来实现节点间自定位,提出了提高定位精度的RSSI改进方案,并分析了不同因素对定位精度的影响。仿真结果表明所提出的算法可以有效提高无线传感器节点的定位精度。安排在矿井内的传感器节点需要实时的将监测采集到的通信数据转发其它节点,传送到监控台,以便监控人员能及时做出分析处理和响应。由于无线传感器网络内节点的资源有限,传统无线网络的路由协议不适用于无线传感器网络,因此路由选择算法是网络层设计的一个主要任务。论文在对无线传感器网络的路由协议进行了详细分析的基础上,提出了适合矿井无线传感器网络的AODV路由协议,来有效满足实时监测型煤矿井下无线传感器网络应用的需求。使用OMNET++仿真软件对路由协议进行了功能测试,并对测试结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 无线传感器网络概述
• 1.2 无线传感器网络的关键技术与研究进展
• 1.3 课题研究背景
• 1.4 主要研究工作与论文的组织结构
• 2 矿井安全监测中定位方案设计
• 2.1 无线传感器网络节点定位概述
• 2.2 无线传感器网络定位算法的分类
• 2.3 典型的定位算法
• 2.4 矿井监测系统的定位方案
• 3 矿井安全监测中路由协议方案设计
• 3.1 无线传感器网络路由协议的概述
• 3.2 无线传感器网络路由协议的分类
• 3.3 典型的路由协议
• 3.4 矿井监测系统的路由协议方案
• 4 实验仿真
• 4.1 无线传感器网络仿真主要工具
• 4.2 OMNET++仿真平台
• 4.3 仿真模块定义
• 4.4 定位方案仿真及性能分析
• 4.5 路由方案仿真及性能分析
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献