基于巷道分区和鸡群优化的井下WSNs定位算法

吴雪敏,张继荣

(西安邮电大学 通信与信息工程学院,陕西 西安 710061)

0 引 言

与地面上环境不同，巷道是狭长的且有较多分支，同时，井下环境高粉尘、高压强，湿度大。井下的复杂环境对定位算法存在较大制约。传统有线监控系统的布设成本高、线路易受损且抗干扰能力差，无法满足井下监控的需求。无线传感器网络(wireless sensor networks,WSNs)具有低成本、布设灵活及很强的扩展性等特点，可以很好地弥补传统监控系统的缺点，实现井下环境的全覆盖和实时监测。目前，针对井下WSNs监测系统的定位问题已有了一些经典算法。如王慧[1]提出一种基于巷道模型和节点分布模型的定位算法，首先利用高斯消去法筛选用于定位的锚节点，然后采用最小二乘法估计待测节点的位置，实现井下精确定位。邢智鹏等人[2]利用LQI(link quality indicator)对接收信号强度指示(received signal strength indication,RSSI)数据滤波，并估计信道参数和环境参数，利用环境参数修正RSSI的测距结果，最后采用最小二乘法计算未知节点坐标。朱光[3]提出一种改进RSSI加权质心定位算法，该算法由RSSI测距和加权质心定位两部分组成，提高了算法对井下环境的适应能力，但精度不够。余修武等人[4]考虑到随着时间的变化，传感器节点电池能量越低，导致RSSI值变小，从而影响定位精度的问题，提出一种巷道分区策略，将巷道分成长度相等的区域，利用节点接收到的RSSI值判断其所属区域，并将该区域的质心作为未知节点的估计位置，该算法虽实现简单，功耗低，但定位精度同样较差。……