[發(fā)明專(zhuān)利]一種多源傳感器融合的礦井瓦斯釋放源定位方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710499454.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107332898A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張帆;韓會(huì)杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/08;G06F19/00;H04W16/18;H04W40/32;H04W64/00;H04W84/18
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• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種多源傳感器融合的礦井瓦斯釋放源定位方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、在煤礦采空區(qū)內(nèi)隨機(jī)部署傳感器節(jié)點(diǎn),各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)采用自組織形式連接，并通過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地采集、監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)信息；

步驟2、建立煤礦井下采空區(qū)瓦斯釋放源擴(kuò)散理論模型；

步驟3、建立煤礦井下采空區(qū)多源傳感器觀測(cè)模型；

步驟4、采用混合卡爾曼粒子濾波算法對(duì)采空區(qū)瓦斯釋放源參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，并依據(jù)迭代運(yùn)算得到估計(jì)參數(shù)的坐標(biāo)位置；

步驟5、依據(jù)簇頭節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)瓦斯釋放源的精確定位，得到定位結(jié)果；

其特征還在于，

所述煤礦井下采空區(qū)內(nèi)的瓦斯釋放源擴(kuò)散理論模型，可表示為

c(ri,t)=q2πK1||ri-rs||exp[-V2K(||ri-rs||-Δx)]]]>

其中，r_i＝(x_i,y_i)為傳感器節(jié)點(diǎn)位置，其中i＝1,2,…,N，N為節(jié)點(diǎn)總數(shù)，r_s＝(x_s,y_s)為瓦斯釋放源位置坐標(biāo)，c(r_i,t)為傳感器節(jié)點(diǎn)r_i處瓦斯擴(kuò)散濃度值，q為瓦斯釋放率，K為湍流擴(kuò)散系數(shù)，V為采空區(qū)風(fēng)速；Δx＝(x_s-x_i)cosθ+(y_s-y_i)sinθ，θ為風(fēng)向與x軸正向夾角；

所述煤礦井下采空區(qū)多源傳感器觀測(cè)模型，可表示為

y(r_i,t)＝c(r_i,t)+Θ(r_i,t)+b

其中，y(r_i,t)為傳感器節(jié)點(diǎn)r_i在t時(shí)刻的瓦斯?jié)舛扔^測(cè)值，c(r_i,t)為傳感器節(jié)點(diǎn)r_i處瓦斯擴(kuò)散濃度值，Θ(r_i,t)為傳感器節(jié)點(diǎn)i在t時(shí)刻的觀測(cè)噪聲，是均值為0、方差為的高斯白噪聲；b為系統(tǒng)中的恒定量；

對(duì)所述煤礦井下采空區(qū)多源傳感器觀測(cè)模型進(jìn)行矢量化，令z_i(t)＝y(tǒng)(r_i,t)，Θ_i(t)＝Θ(r_i,t)，則y(r_i,t)＝c(r_i,t)+Θ(r_i,t)+b可表示為：z_i(t)＝H_i(t)x_i(t)+Θ_i(t)，其中，為瓦斯釋放源的參數(shù)向量；

進(jìn)一步，將第k時(shí)刻傳感器節(jié)點(diǎn)i所觀測(cè)的瓦斯?jié)舛缺硎緸殡x散形式

z_i,k＝H_i,kx_i,k+Θ_i,k

其中，H_i,k是傳感器節(jié)點(diǎn)i在k時(shí)刻的觀測(cè)矩陣，瓦斯釋放源在k時(shí)刻的參數(shù)狀態(tài)向量，傳感器節(jié)點(diǎn)i的觀測(cè)噪聲Θ_i,k服從均值為0、方差為‖r_i-r_s‖^α/2的高斯分布，α為擴(kuò)散衰減系數(shù)；以及

實(shí)現(xiàn)所述定位方法的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署方式，其特征在于，在煤礦井下采空區(qū)內(nèi)采用LEACH算法隨機(jī)部署簇頭節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)各傳感器節(jié)點(diǎn)平均分配所述網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載，以達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能耗和延長(zhǎng)生命周期的目的。