[實(shí)用新型]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下一維定位系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220259910.8
• 申請(qǐng)日: 2012-06-01
• 公開（公告）號(hào): CN202735506U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫繼平;劉志勇;陳文超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
• 主分類號(hào): G01S5/02
• 分類號(hào): G01S5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的煤礦井下一維定位系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括部署在巷道中的多個(gè)無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)(1)，部署在地面的中心交換機(jī)(2)和安全監(jiān)控和信息管理網(wǎng)絡(luò)(3)；所述的無線傳感器子網(wǎng)絡(luò)包括本質(zhì)安全型匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(1-1)，本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)，本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)；所述的安全監(jiān)控和信息管理網(wǎng)絡(luò)包括地面監(jiān)控終端(3-1)，定位服務(wù)器(3-2)，上層終端(3-3)；地面監(jiān)控終端(3-1)和定位服務(wù)器(3-2)通過中心交換機(jī)(2)與本質(zhì)安全型匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(1-1)構(gòu)成有線網(wǎng)絡(luò)，并通過本地網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)傳送給上層終端(3-3)；本質(zhì)安全型匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(1-1)通過總線掛接在中心交換機(jī)(2)上；本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)由井下作業(yè)人員或者機(jī)械裝置攜帶；本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)不對(duì)稱的部署在巷道的墻壁上；本質(zhì)安全型匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(1-1)，本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)，本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)構(gòu)成無線定位網(wǎng)絡(luò)；?

所述本質(zhì)安全型匯聚網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)(1-1)接收本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)發(fā)送的無線數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成有線數(shù)據(jù)發(fā)送給中心交換機(jī)(2)；接收中心交換機(jī)(2)發(fā)送的有線數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成無線數(shù)據(jù)發(fā)送給本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)；?

所述本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)分配唯一對(duì)應(yīng)的矩形定位單元號(hào)和單元內(nèi)部號(hào)；周期性的用周期廣播數(shù)據(jù)包的格式向外發(fā)送周期廣播信號(hào)，接收其他相鄰本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)的周期廣播數(shù)據(jù)包并提取對(duì)應(yīng)的周期廣播信號(hào)的RSSI值，根據(jù)周期廣播數(shù)據(jù)包的參數(shù)識(shí)別周期廣播信號(hào)，選擇對(duì)應(yīng)的周期廣播信號(hào)的RSSI值更新參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的參數(shù)RA、RB，周期廣播數(shù)據(jù)包中的參數(shù)至少應(yīng)該包括數(shù)據(jù)包類型標(biāo)識(shí)符、矩形定位單元號(hào)、單元內(nèi)部號(hào)，參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的參數(shù)至少應(yīng)該包括數(shù)據(jù)包類型標(biāo)識(shí)符、矩形定位單元號(hào)、單元內(nèi)部號(hào)、RA、RB、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID、RE；接收地面監(jiān)控終端(3-1)發(fā)送的對(duì)應(yīng)的矩形定位單元的部分信息，矩形定位單元的部分信息包括該本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)所在矩形定位單元的長D、矩形定位單元的寬d和最大可能RSSI值RM；接收本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)發(fā)送的定位請(qǐng)求信號(hào)并根據(jù)定位請(qǐng)求信號(hào)更新參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID、RE后回送參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包和相應(yīng)的矩形定位單元的部分信息給本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)；?

其中矩形定位單元號(hào)是對(duì)矩形定位單元的編號(hào)，從巷道口的第一個(gè)矩形定位單元起，隨著巷道延伸方向編號(hào)依次增加；單元內(nèi)部號(hào)是對(duì)處于同一個(gè)矩形定位單元內(nèi)的本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)的編號(hào)，依巷道延伸方向看去，從靠近巷道口且位于左手邊的本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)開始，沿逆時(shí)針方向依次編號(hào)為1、2、3、4；數(shù)據(jù)包類型標(biāo)識(shí)符標(biāo)記該數(shù)據(jù)包的類型；RA是該本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)接收的和其關(guān)于巷道的延伸方向的中心線中心對(duì)稱的本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)的周期廣播信號(hào)的RSSI值；RB是該本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)接收的和其處于不同矩形定位單元且同側(cè)相鄰的本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)的周期廣播信號(hào)?的RSSI值；移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID是本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)的編號(hào)；RE是該本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)接收到的和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID對(duì)應(yīng)的定位請(qǐng)求信號(hào)的RSSI值；矩形定位單元的寬d為巷道的寬；最大可能RSSI值RM是可以接收到的最大RSSI值，通過測(cè)量或者已知的本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)發(fā)射功率可以得出此值；?

所述本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)分配唯一的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID；向本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)發(fā)送定位請(qǐng)求信號(hào)，并接收本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)回送的參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包和相應(yīng)的矩形定位單元的部分信息，根據(jù)接收到的參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID對(duì)參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包和相應(yīng)的矩形定位單元的部分信息過濾、根據(jù)參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的RE對(duì)過濾后的參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包做第一次排序并記錄相鄰的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID，將第一次排序后保留的參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包和記錄的相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID打包發(fā)送給地面監(jiān)控終端(3-1)；?

所述中心交換機(jī)(2)轉(zhuǎn)發(fā)本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)發(fā)送給地面監(jiān)控終端(3-1)的參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包和相鄰的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID、地面監(jiān)控終端(3-1)發(fā)送給本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)的矩形定位單元的部分信息；?

所述地面監(jiān)控終端(3-1)通過建立數(shù)據(jù)庫記錄每個(gè)矩形定位單元的信息，并將矩形定位單元的部分信息發(fā)送給對(duì)應(yīng)的本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)，矩形定位單元的信息包括該矩形定位單元的矩形定位單元號(hào)、矩形定位單元的長D、矩形定位單元的寬d、最大可能RSSI值RM、單元內(nèi)部號(hào)以及和單元內(nèi)部號(hào)相對(duì)應(yīng)的參考節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)X；接收本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)發(fā)送的參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包和相鄰的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID，根據(jù)參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的矩形定位單元號(hào)和單元內(nèi)部號(hào)搜索數(shù)據(jù)庫，利用搜索到的矩形定位單元的信息、參考節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包中的參數(shù)和記錄的相鄰移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ID，通過計(jì)算、排序和比較數(shù)值大小得出本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)的位置，并發(fā)送給定位服務(wù)器(3-2)和上層終端(3-3)；?

其中參考節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)X是該本質(zhì)安全型參考節(jié)點(diǎn)(1-2)相對(duì)于巷道口的距離；?

所述定位服務(wù)器(3-2)接收并存儲(chǔ)本質(zhì)安全型移動(dòng)節(jié)點(diǎn)(1-3)的位置。?