改进的RSSI多维标度法：煤矿井下高精度低成本定位

本文主要探讨了煤矿井下环境中基于接收信号强度指示(RSSI)的多维标度定位算法。由于煤矿井下环境复杂多变，无线信道易受非视距传播、多径衰落以及人为因素的影响，传统的指纹匹配定位技术往往难以提供精确的定位结果，其定位误差相对较大。因此，作者提出了一种新颖的定位策略，利用RSSI作为主要的信号特征来设计定位算法。 该算法首先基于井下巷道的信号传播模型构建一个相异性矩阵，这个矩阵反映了不同信号强度的差异性，能够反映出无线信号在不同位置的衰减程度。通过多维标度方法，将这些信号强度数据转化为节点之间的相对坐标，这种方法能够有效地捕捉到信号强度变化与空间关系之间的内在联系。 接下来，算法进一步通过平面四参数模型，将得到的相对坐标转换为移动节点的绝对坐标。这一阶段对于准确地定位至关重要，因为它将相对定位的结果映射到实际的空间参照系中。然而，为了进一步提升定位精度，算法引入了粒子群优化算法，对节点的位置坐标进行迭代优化，以寻找最佳解，从而降低定位误差。 对比实验部分显示，经过粒子群优化后的定位算法明显提高了节点定位的精度，这对于低成本的煤矿井下定位系统来说是一个重要的改进。它不仅考虑了信号强度数据，还结合了优化技术，使得定位系统能够在复杂的地下环境中实现高效且精确的实时定位，这对于保障矿工安全、提升生产效率具有重要意义。 本文的研究成果为煤矿井下的无线传感器网络定位提供了新的解决方案，展示了多维标度方法与粒子群优化在解决信号传播难题上的有效应用，对于煤矿行业的安全监控和智能化管理具有实践价值。