第1章 绪论 1
1.1 研究来源与资助 1
1.2 研究背景与意义 1
1.3 矿井安全避险“六大系统”要求 6
1.4 WSN技术发展现状 10
1.4.1 WSN概述 10
1.4.2 WSN研究进展 19
1.5 本书主要内容 25
第2章 WSN矿山安全监测无线通信技术研究 27
2.1 无线通信介质 27
2.1.1 无线电波通信 28
2.1.2 微波通信 28
2.1.3 红外线通信 29
2.2 短距离无线通信技术分析 30
2.2.1 IrDA通信技术 30
2.2.2 UWB通信技术 31
2.2.3 Bluetooth通信技术 32
2.2.4 Wi-Fi通信技术 33
2.2.5 ZigBee通信技术 36
2.3 矿山监测采用ZigBee通信技术分析 39
2.3.1 短距离无线通信技术比较 39
2.3.2 矿山监测无线通信技术要求 40
2.4 WSN矿山监测ZigBee技术 42
2.4.1 ZigBee协议体系架构 42
2.4.2 ZigBeeWSN拓扑模型 61
2.4.3 ZigBee组建WSN方案设计 62
2.5 本章小结 68
第3章 WSN矿山安全智能监测数据传输路由协议研究 70
3.1 WSN传输路由协议 70
3.1.1 WSN路由协议特点 71
3.1.2 WSN路由协议类型 72
3.1.3 典型路由算法比较分析 83
3.2 矿山监测WSN路由算法特点分析 85
3.2.1 矿山环境对路由算法的需求 85
3.2.2 矿山结构对路由算法的需求 86
3.2.3 矿山监测对路由算法的需求 88
3.3 矿山监测APTEEN改进型LRCEB路由协议 89
3.3.1 Sink附近节点负载均衡策略 89
3.3.2 簇首选举代价减少算法 91
3.4 LRCEB路由协议仿真测试 93
3.4.1 换选簇首次数对比测试 94
3.4.2 网络能量消耗对比测试 95
3.5 本章小结 95
第4章 WSN矿山安全智能监测数据去冗技术研究 97
4.1 WSN中信息数据去冗意义及技术 97
4.1.1 信息数据去冗意义 97
4.1.2 信息数据去冗技术 99
4.1.3 矿山监测数据特点与去冗分析 101
4.2 WSN数据融合技术 102
4.2.1 数据融合理论基础 103
4.2.2 数据融合技术分类 105
4.2.3 矿山监测数据融合要求 109
4.3 WSN矿山监测ISEDA数据融合算法 110
4.3.1 ISEDA模型及基本思想 110
4.3.2 ISEDA算法融合处理过程 111
4.4 算法性能分析与仿真 115
4.4.1 算法性能分析 116
4.4.2 算法仿真对比 120
4.5 本章小结 123
第5章 WSN矿山安全智能监测人员定位算法研究 124
5.1 WSN定位技术及分析 124
5.1.1 定位技术特点及基本概念 124
5.1.2 定位技术性能评价 125
5.1.3 定位理论模型及分类 126
5.1.4 定位典型算法及比较 130
5.2 WSN矿山人员定位分析 133
5.2.1 矿山环境对定位的制约 134
5.2.2 矿山人员定位监测需求 134
5.2.3 矿山空间结构对定位的影响 135
5.3 基于锚点优化的R-A混合定位算法 137
5.3.1 矿山RSSI传播模型 137
5.3.2 锚节点优化算法 139
5.3.3 R-A定位算法及流程 139
5.4 算法测试与性能分析 143
5.4.1 γ值与k值测定 143
5.4.2 结果及性能分析 144
5.5 本章小结 145
第6章 结论与展望 147
6.1 主要结论 147
6.2 主要创新点 149
6.3 研究展望 150
参考文献 151