基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)定位技術(shù)研究

接下來，各參考節(jié)點(diǎn)進(jìn)行第一次廣播，將其校正值以洪泛的方式在網(wǎng)絡(luò)中傳播。同樣，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到了第一個(gè)校正值后，便丟棄所有后來者，這個(gè)策略確保了絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)從最近的參考節(jié)點(diǎn)接收校正值。這就意味著該校正值能夠比較真實(shí)地反映出該節(jié)點(diǎn)周圍的平均每跳距離。
未知節(jié)點(diǎn)接收到校正值后，便用校正值與跳數(shù)的乘積來近似代替它到各個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的距離，最后進(jìn)入第三階段的坐標(biāo)計(jì)算，即：

(3)坐標(biāo)計(jì)算階段。未知節(jié)點(diǎn)利用第二階段記錄得到各個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的跳段距離，利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算自身坐標(biāo)。若未知節(jié)點(diǎn)u接收到n個(gè)參考節(jié)點(diǎn)的位置信息(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xn，yn)，并且在上述階段計(jì)算中到各參考節(jié)點(diǎn)的近似距離為d21，d22，…，d2n，則通過下列方程組得出未知節(jié)點(diǎn)u的坐標(biāo)從第一個(gè)方程開始分別減去最后一個(gè)方程，得：使用標(biāo)準(zhǔn)的最小均方差估計(jì)方法，可以得到節(jié)點(diǎn)u的坐標(biāo)為：

從第一個(gè)方程開始分別減去最后一個(gè)方程，得：

式（4）的線性方程可表示為：

使用標(biāo)準(zhǔn)的最小均方差估計(jì)方法，可以得到節(jié)點(diǎn)u的坐標(biāo)為：

只要ATA非奇異，節(jié)點(diǎn)u的坐標(biāo)X就有惟一解。

3 火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)定位原理
在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，火勢(shì)從火源開始向四周呈不規(guī)則的散射狀蔓延，在這個(gè)過程中，傳感器節(jié)點(diǎn)所在位置的可燃物經(jīng)歷了引燃、陰燃、明火燃燒、轟然、燃盡等燃燒過程，可按溫度變化劃分為燃燒前、燃燒中和燃燒后3個(gè)階段，溫度變化示意圖如圖3所示。從傳感器監(jiān)測(cè)到的溫度變化情況，可以判斷節(jié)點(diǎn)所在位置的火情：火勢(shì)是否正在逼近；是否開始燃燒；是否已經(jīng)燃燒完畢。在火勢(shì)蔓延區(qū)域，利用DV―hop算法獲得傳感器節(jié)點(diǎn)的位置信息，結(jié)合節(jié)點(diǎn)的溫度變化情況，就可以實(shí)時(shí)畫出火勢(shì)蔓延圖(見圖4)，得知火場(chǎng)態(tài)勢(shì)。

4 結(jié) 語
在此將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于消防系統(tǒng)，提出通過對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的定位，結(jié)合節(jié)點(diǎn)處溫度變化情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)火場(chǎng)環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。DV―hop算法只需要較少的錨節(jié)點(diǎn)，計(jì)算和通信開銷適中，不需要節(jié)點(diǎn)具備測(cè)距能力，是一個(gè)可擴(kuò)展的算法。對(duì)于密集網(wǎng)絡(luò)，平均每跳距離接近于實(shí)際距離，可以得到合理的平均每跳距離，從而能夠達(dá)到較高定位精度。而且，隨著感溫探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)工作環(huán)境溫度為一40～+900℃的傳感器節(jié)點(diǎn)已成為可能。因此，該技術(shù)在有效定位與跟蹤火源、火情上具有很好的可實(shí)現(xiàn)性和很高的應(yīng)用價(jià)值。