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

接下來，各參考節(jié)點進(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)一個節(jié)點接收到了第一個校正值后，便丟棄所有后來者，這個策略確保了絕大多數(shù)節(jié)點從最近的參考節(jié)點接收校正值。這就意味著該校正值能夠比較真實地反映出該節(jié)點周圍的平均每跳距離。
未知節(jié)點接收到校正值后，便用校正值與跳數(shù)的乘積來近似代替它到各個參考節(jié)點的距離，最后進(jìn)入第三階段的坐標(biāo)計算，即：

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

從第一個方程開始分別減去最后一個方程，得：

式（4）的線性方程可表示為：

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

只要ATA非奇異，節(jié)點u的坐標(biāo)X就有惟一解。

3 火災(zāi)現(xiàn)場定位原理
在火災(zāi)現(xiàn)場，火勢從火源開始向四周呈不規(guī)則的散射狀蔓延，在這個過程中，傳感器節(jié)點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個階段，溫度變化示意圖如圖3所示。從傳感器監(jiān)測到的溫度變化情況，可以判斷節(jié)點所在位置的火情：火勢是否正在逼近；是否開始燃燒；是否已經(jīng)燃燒完畢。在火勢蔓延區(qū)域，利用DV―hop算法獲得傳感器節(jié)點的位置信息，結(jié)合節(jié)點的溫度變化情況，就可以實時畫出火勢蔓延圖(見圖4)，得知火場態(tài)勢。

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)，提出通過對傳感器節(jié)點的定位，結(jié)合節(jié)點處溫度變化情況，實現(xiàn)對火場環(huán)境的實時監(jiān)控。DV―hop算法只需要較少的錨節(jié)點，計算和通信開銷適中，不需要節(jié)點具備測距能力，是一個可擴(kuò)展的算法。對于密集網(wǎng)絡(luò)，平均每跳距離接近于實際距離，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現(xiàn)性和很高的應(yīng)用價值。