，同時將該節(jié)點(diǎn)的位置信息轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；
[0046]步驟5-3)步驟5-2)中實(shí)現(xiàn)位置校準(zhǔn)的感知節(jié)點(diǎn)(sl2)結(jié)合其中一個已知位置的感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時接收其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位信號。因此根據(jù)本實(shí)施例中示意圖所述，已知位置的感知節(jié)點(diǎn)(s12)結(jié)合初始感知節(jié)點(diǎn)(s01)可以同時接收未知節(jié)點(diǎn)(s11)的定位信號，并進(jìn)行AOA下的信號測量，以及TDOA下的信號測量，進(jìn)而利用初始感知節(jié)點(diǎn)(sOl)和感知節(jié)點(diǎn)(sl2)的位置信息進(jìn)行未知節(jié)點(diǎn)(sll)的位置解算，并將解算得到的位置信息連同未知節(jié)點(diǎn)(sll)的節(jié)點(diǎn)編號通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸?shù)椒?wù)器中；同樣的原理，已知位置的感知節(jié)點(diǎn)(sl2)結(jié)合初始感知節(jié)點(diǎn)(s02)可以同時接收未知節(jié)點(diǎn)(s 13)發(fā)送的定位信號，并通過A0A/TD0A定位算法可以解算出未知節(jié)點(diǎn)(sl3)的位置信息并進(jìn)行相應(yīng)的位置信息轉(zhuǎn)發(fā)上傳；
[0047]步驟5-4)步驟5-3)中得到的已知位置的感知節(jié)點(diǎn)(sll、sl3)繼續(xù)結(jié)合相鄰已知位置的感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時接收未知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線信號，并進(jìn)行A0A/TD0A下的信號測量，并結(jié)合測量的兩個節(jié)點(diǎn)位置信息進(jìn)行未知節(jié)點(diǎn)的位置解算，實(shí)現(xiàn)未知節(jié)點(diǎn)的位置校準(zhǔn)，同時已知位置節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位置信息和節(jié)點(diǎn)編號信息轉(zhuǎn)發(fā)，通過節(jié)點(diǎn)間路由算法上傳到服務(wù)器中，利用步驟5-3后所得到的已知節(jié)點(diǎn)，再加上初始感知節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)一步對未知節(jié)點(diǎn)(sl6、sl4)進(jìn)行位置校準(zhǔn)；
[0048]步驟5-5)重復(fù)步驟5-3)-步驟5_5)中的節(jié)點(diǎn)定位算法，最終實(shí)現(xiàn)所有感知節(jié)點(diǎn)下位置校準(zhǔn)，并將其位置信息和節(jié)點(diǎn)編號均上傳到服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對所有感知節(jié)點(diǎn)的實(shí)時動態(tài)定位。
[0049]所述的A0A/TD0A為:基于到達(dá)角度與到達(dá)時間差的組合測量方法。
[0050]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對煤礦井下工作面環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時全方位的監(jiān)測，同時能夠?qū)崿F(xiàn)災(zāi)變環(huán)境下無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)快速構(gòu)建與實(shí)時位置校準(zhǔn)，提高了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對井下惡劣環(huán)境的適應(yīng)性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種井下工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知節(jié)點(diǎn)，其特征是:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知節(jié)點(diǎn)包括:低功耗微處理器、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊、聲光報警模塊、溫度傳感器、紅外傳感器、振動傳感器、聲音傳感器、電源監(jiān)測模塊、蓄電池和防爆、防沖擊外殼;低功耗微處理器的輸入端連接有無線接收模塊、溫度傳感器、紅外傳感器、振動傳感器、聲音傳感器和電源監(jiān)測模塊，電源監(jiān)測模塊與蓄電池連接;低功耗微處理器的輸出端與無線發(fā)射模塊和聲光報警模塊連接;低功耗微處理器、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊、聲光報警模塊、溫度傳感器、紅外傳感器、振動傳感器、聲音傳感器、電源監(jiān)測模塊、蓄電池均安裝在防爆、防沖擊外殼內(nèi)。2.權(quán)利要求1所述的一種井下工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知節(jié)點(diǎn)的感知方法，其特征是:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知方法:智能感知節(jié)點(diǎn)采用蓄電池供電，電源監(jiān)測模塊實(shí)時對蓄電池進(jìn)行電量檢測，感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時監(jiān)測環(huán)境溫度、聲音以及紅外信號，并測量感知節(jié)點(diǎn)自身的振動信息，進(jìn)行外部環(huán)境信息的實(shí)時感知;感知節(jié)點(diǎn)測量外部節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位信號并進(jìn)行AOA/TDOA外部節(jié)點(diǎn)位置解算，同時向外發(fā)送已定位節(jié)點(diǎn)的位置信息以及用于其他節(jié)點(diǎn)定位的無線信號，實(shí)現(xiàn)感知節(jié)點(diǎn)的休眠與喚醒功能、基于能量均衡耗散的自適應(yīng)路由、外部環(huán)境的實(shí)時感知與信息傳輸以及基于AOA/TDOA解算的節(jié)點(diǎn)自定位等功能，實(shí)現(xiàn)智能感知節(jié)點(diǎn)的自定位； 由以下步驟進(jìn)行實(shí)現(xiàn): 步驟I)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知節(jié)點(diǎn)通過無線信號發(fā)送模塊實(shí)時發(fā)送呼叫信號，并且在處于休眠狀態(tài)時利用無線接收模塊實(shí)時判斷是否接收到外部傳感器發(fā)送的呼叫信號，只有當(dāng)接收到外部節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號時，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)休眠喚醒，并利用電源檢測模塊檢測自身電量信息，并向外發(fā)送攜帶自身電量信息的無線信號； 步驟2)智能感知節(jié)點(diǎn)低功耗微處理器利用溫度傳感器實(shí)時測量感知節(jié)點(diǎn)所在環(huán)境的溫度，紅外傳感器測量環(huán)境紅外信號，聲音傳感器測量環(huán)境的音頻參數(shù)，振動傳感器測量節(jié)點(diǎn)自身的振動特性，并對所測量的信號進(jìn)行分析，智能判斷是否有異常情況并進(jìn)行報警，啟動聲光報警模塊并且利用無線發(fā)送模塊向外發(fā)送報警信號，否則感知節(jié)點(diǎn)正常的向外發(fā)射攜帶傳感器測量參數(shù)的無線信號； 步驟3)實(shí)時判斷該節(jié)點(diǎn)是否接收到其他感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的攜帶報警信息的無線信號，如果接收到則立即啟動自身的聲光報警模塊，并向外轉(zhuǎn)發(fā)攜帶報警信息和初始報警節(jié)點(diǎn)編號的無線信號，實(shí)現(xiàn)報警信號的優(yōu)先緊急傳輸； 步驟4)感知節(jié)點(diǎn)通過無線接收模塊接收到來自其他感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的攜帶其自身電量信息的無線信號，并通過檢測其他節(jié)點(diǎn)所發(fā)信號的強(qiáng)度進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間距離評估，并結(jié)合自身的節(jié)點(diǎn)電量信息，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸下智能路由判斷，判斷該節(jié)點(diǎn)是否參與其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)，如果符合轉(zhuǎn)發(fā)條件則將該節(jié)點(diǎn)接收到的外部節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信息的中繼傳輸，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)路由算法的建立； 步驟5)感知節(jié)點(diǎn)通過無線接收模塊測量來自其他感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的攜帶定位請求的無線信號，判斷與發(fā)送該無線信號的感知節(jié)點(diǎn)的距離范圍，并利用自身的無線發(fā)送模塊向外發(fā)射自身的無線定位信號，同時啟動定位需求判斷，只有該節(jié)點(diǎn)自身已經(jīng)位置標(biāo)定，才對接收到的無線信號進(jìn)行AOA/TDOA信號測量，并根據(jù)已知節(jié)點(diǎn)的位置信息對未知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位解算，實(shí)現(xiàn)對未知節(jié)點(diǎn)的位置標(biāo)定； 步驟6)根據(jù)步驟5)中對已進(jìn)行位置標(biāo)定的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)參數(shù)通過節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)路由算法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā);最終實(shí)現(xiàn)將位置信息上傳到服務(wù)器;使得服務(wù)器能夠?qū)崟r檢測到各個感知節(jié)點(diǎn)的位置以及對應(yīng)節(jié)點(diǎn)下的環(huán)境感知參數(shù)，實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知節(jié)點(diǎn)的智能定位與感知。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種井下工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知方法，其特征是:所述的步驟5)中所述的自定位方法是依靠已進(jìn)行位置標(biāo)定的感知節(jié)點(diǎn)對未知位置節(jié)點(diǎn)發(fā)送的無線定位信號進(jìn)行AOA/TDOA測量，并解算其位置的過程，實(shí)現(xiàn)步驟如下: 步驟5-1)首先利用兩個靠近服務(wù)器的感知節(jié)點(diǎn)作為初始感知節(jié)點(diǎn)，根據(jù)所需感知的礦井環(huán)境分布進(jìn)行局部定位坐標(biāo)系構(gòu)建，并對兩個初始感知節(jié)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)系下的手動位置標(biāo)定； 步驟5-2)兩個初始感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時接收其他未知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位信號，并進(jìn)行AOA/TDOA下的信號測量，結(jié)合兩個初始節(jié)點(diǎn)的位置參數(shù)解算出未知節(jié)點(diǎn)的位置信息，實(shí)現(xiàn)該節(jié)點(diǎn)的位置校準(zhǔn)，同時將該節(jié)點(diǎn)的位置信息轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器； 步驟5-3)步驟5-2)中實(shí)現(xiàn)位置校準(zhǔn)的感知節(jié)點(diǎn)結(jié)合另一個已知位置的感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時接收其他傳感器發(fā)送的定位信號，并進(jìn)行AOA下的信號測量，并結(jié)合鄰近已知位置的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行TDOA下的信號測量； 步驟5-4)步驟5-3)中的感知節(jié)點(diǎn)測量得到的A0A/TD0A參數(shù)，并結(jié)合測量的兩個節(jié)點(diǎn)位置信息進(jìn)行未知節(jié)點(diǎn)的位置解算，實(shí)現(xiàn)未知節(jié)點(diǎn)的位置校準(zhǔn)，同時已知位置節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)位置信息和節(jié)點(diǎn)編號信息轉(zhuǎn)發(fā)，通過節(jié)點(diǎn)間路由算法上傳到服務(wù)器中； 步驟5-5)步驟5-4)中已確定位置的感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時接收來自其他感知節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位信號，并結(jié)合鄰近已定位節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位信號的A0A/TD0A測量，并重復(fù)步驟5-3)-步驟5-5)，最終實(shí)現(xiàn)所有感知節(jié)點(diǎn)下位置校準(zhǔn)，并將其上傳到服務(wù)器。
【專利摘要】一種井下工作面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)智能感知節(jié)點(diǎn)及感知方法，屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知節(jié)點(diǎn)及方法。感知節(jié)點(diǎn)包括低功耗微處理器、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊、聲光報警模塊、溫度傳感器、紅外傳感器、振動傳感器、聲音傳感器、電源監(jiān)測模塊、蓄電池和防爆、防沖擊外殼；該節(jié)點(diǎn)實(shí)時監(jiān)測蓄電池電量，通過電量信息判斷節(jié)點(diǎn)信息自適應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)基于能量均衡耗散下的智能路由算法，同時感知節(jié)點(diǎn)實(shí)時感知工作面的環(huán)境溫度、聲音以及紅外信號，并測量感知節(jié)點(diǎn)自身的振動信息。感知節(jié)點(diǎn)測量其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的定位信號并進(jìn)行AOA/TDOA下節(jié)點(diǎn)位置解算，實(shí)現(xiàn)智能感知節(jié)點(diǎn)的自定位。該節(jié)點(diǎn)環(huán)境適應(yīng)性好，不要求每個節(jié)點(diǎn)的初始位置設(shè)置，能夠應(yīng)用于礦井災(zāi)變后的不穩(wěn)定環(huán)境中。
【IPC分類】H04W64/00, H04W84/18, H04W40/20, H04W40/10, G08C17/02
【公開號】CN105554837
【申請?zhí)枴緾N201610011723
【發(fā)明人】李威, 楊海, 許少毅, 張金堯, 司卓印, 劉玉飛, 魏華賢, 鞠錦勇, 路恩, 董事, 盛連超, 楊康, 王茗, 須曉鋒, 徐晗
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月8日