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基于DV-hop算法的矿井人员定位系统研究
摘要
随着矿井人员负伤事故的不断发生，矿井安全问题越来越引人关注。矿井人员定位技术是保障矿井安全的重要手段。本文以DV-hop算法为基础，研究了一种矿井人员定位系统。该系统通过建立节点间的跳数与实际距离之间的映射关系，实现了对矿井人员的快速和准确定位。实验结果表明，在不同的节点间跳数下，DV-hop算法可以实现对矿井人员位置的定位，具有一定的实用性和适用性。
关键词：DV-hop算法；矿井人员定位系统；跳数与实际距离映射；实用性；适用性。
Abstract
Withthecontinuousoccurrenceofminepersonnelinjuryaccidents,miningsafetyissueshaveattractedmoreandmoreattention.Minepersonnelpositioningtechnologyisanimportantmeanstoguaranteeminingsafety.Inthispaper,basedontheDV-hopalgorithm,aminepersonnelpositioningsystemisstudied.Byestablishingamappingrelationshipbetweenthehopcountbetweennodesandtheactualdistance,thesystemachievesfastandaccuratepositioningofminepersonnel.Theexperimentalresultsshowthatunderdifferentnodehopcounts,theDV-hopalgorithmcanrealizethepositioningofminepersonnel,whichhascertainpracticalityandapplicability.
Keywords:DV-hopalgorithm;minepersonnelpositioningsystem;mappingbetweenhopcountandactualdistance;practicality;applicability.
正文
1.引言
矿井安全一直是重要的社会问题之一。随着技术的不断进步，人们对于矿井安全的要求也越来越高。矿井人员定位技术是保障矿井安全的重要手段之一。目前，矿井人员定位技术主要有基于GPS的定位技术、基于无线传感器网络的定位技术等。但是，GPS技术在矿井中存在很多问题，比如GPS信号无法穿透地下，且距离的误差较大；而无线传感器网络的部署和维护工作较为困难。因此，研究一种快速和准确的矿井人员定位系统具有重要的实际意义。
本文以DV-hop算法为基础，研究了一种矿井人员定位系统。该系统通过建立节点间的跳数与实际距离之间的映射关系，实现了对矿井人员的快速和准确定位。实验结果表明，在不同的节点间跳数下，DV-hop算法可以实现对矿井人员位置的定位，具有一定的实用性和适用性。
2.DV-hop算法原理
DV-hop算法是一种基于无线传感器网络的节点定位算法，目的是利用节点之间的跳数信息推算出这些节点与基准节点之间的实际距离。它的基本思想是：当网络中的一个节点收到其它节点的数据包时，可以测量出接收到数据包所经过的节点数目，以及数据包的发射节点和接收节点之间的距离。通过统计多个数据包的跳数和距离信息，可以算出不同节点之间的距离，从而实现节点的位置测量。
DV-hop算法具体实现步骤如下：
（1）基准节点B向网络中发送一个探测数据包，向所有节点传播；
（2）其他节点收到数据包后，记录数据包的发射节点和接收节点之间的距离，然后向其它节点转发数据包；
（3）当探测数据包到达基准节点B时，基准节点B知道了网络中每个节点与它之间的跳数信息和相应的距离信息；
（4）基准节点B根据数据包的跳数信息和相应的距离信息，通过最小二乘法等算法，推算出不同节点之间的距离。
3.矿井人员定位系统设计
基于DV-hop算法，本文设计了一种矿井人员定位系统。该系统主要由以下几个部分组成：基准节点、传感节点、存储节点和控制节点。其中，基准节点作为整个系统的核心，负责向网络中发送探测数据包，传感节点则负责感知矿井中人员的位置信息，存储节点则负责存储数据信息，控制节点则负责控制整个系统的运行。
具体地，矿井人员定位系统的运作流程如下：
（1）基准节点向网络中发送探测数据包；
（2）传感节点接收到数据包后，向周围的节点转发数据包，并记录数据包的源节点和自己之间的距离；
（3）存储节点接收到数据包后，将数据信息存储在自己的缓存中；
（4）控制节点定期从存储节点中读取数据信息，并根据数据包的跳数信息和相应的距离信息，通过最小