面向應(yīng)急救援的無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及分布式系統(tǒng)等多種先進技術(shù)，是多學(xué)科高度交叉的研究課題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠有效地用于事件檢測、目標(biāo)定位、跟蹤和識別，在國防軍事、公共安全、環(huán)境資源監(jiān)測、智能交通、醫(yī)療保健和自動化生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，一直以來都是學(xué)術(shù)界的研究熱點。
　　本論文在河北省科技支撐計劃資助項目“石化行業(yè)泄漏檢測預(yù)警與應(yīng)急輔助救援系統(tǒng)研究（項目編號：08213516D）”和天津市科技計劃資助項目“廣域危險環(huán)

2、境下泄漏監(jiān)測預(yù)警與突發(fā)事故輔助救援系統(tǒng)（項目編號：10ZCKFSF01400）”的支持下針對油氣田和石化企業(yè)現(xiàn)場的特殊要求，開展了關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議、時間同步、數(shù)據(jù)融合、節(jié)點定位機制等幾項關(guān)鍵技術(shù)的研究，并設(shè)計開發(fā)了面向應(yīng)急救援的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件平臺。
　　本文的創(chuàng)新性工作包括：
　　1.研究分析了當(dāng)前路由協(xié)議的不足之處，以提高能量效率為主要目標(biāo)，建立了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)模型和能量模型，設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)的分

3、布式的自適應(yīng)分簇算法。在分簇算法中通過優(yōu)化簇頭選擇和簇形成策略使簇頭的分布趨于均勻，負(fù)載更加均衡，仿真結(jié)果驗證了該算法能有效的延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。
　　2.分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步機制，提出了基于分簇結(jié)構(gòu)的時間同步算法。研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合類型及常見的數(shù)據(jù)融合方法，在分析比較現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合算法的基礎(chǔ)上，將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到了分簇網(wǎng)絡(luò)模型中，做到了分簇路由協(xié)議與多層感知器網(wǎng)絡(luò)模型的相互結(jié)合。利用BP網(wǎng)絡(luò)對傳

4、感器網(wǎng)絡(luò)的大量感知數(shù)據(jù)進行融合，減少了網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳輸量，延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期，仿真結(jié)果證實了該算法的有效性。
　　3.分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位的基本原理和常用的定位方法，制定了適用于應(yīng)急救援系統(tǒng)的定位策略，提出一種基于RSSI校驗技術(shù)與加權(quán)質(zhì)心算法相結(jié)合的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位方法，并對所提出的算法進行實驗仿真研究，驗證了定位算法的有效性。
　　4.面向應(yīng)急救援系統(tǒng)的應(yīng)用需求，采用了將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動機器人技術(shù)相