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Zibbee技术下动目标定位技术研究 　　摘要：简要介绍无线传感器网络在目标定位方面的应用，并比较了几种主流无线定位技术的主要性能，并针对条件限制可能造成的目标漏检，提出一种运用自组织特征映射(SOM)神经网络的算法，对漏检目标的移动路径进行分析与估算。 　　关键词：Zigbee；动目标；跟踪与定位；SOM神经网络 　　 　　1 引言 　　 　　许多大型企业存在一些非常重要或极具危险性的工作场所，这些作业场所通常区域较大、地形复杂，使人员位置具有不透明性，难以进行有效的工位管理。一旦发生灾害，救护、救援工作通常不能及时有效地进行。因此，国内外针对动目标跟踪定位有了很多的研究方法与成果。其中在工业环境下又以射频定位技术(RFID)应用最为成熟和广泛，但Zigbee作为一种新兴的无线技术也日益引起国内外厂商的关注。 　　 　　2 Zigbee技术与RFID技术比较 　　 　　Zigbee是一种符合IEEE 802.15.4规范的无线协议。该技术拥有简单、低功耗、可靠性高及低成本等优点，可以广泛用于HVAC、工业控制、医疗监测。本文主要对Zigbee与传统的目标定位技术---RFID性能进行比较。从表1可以看出：RFID的应用优点是标签便宜，使用寿命长，但本身抗干扰能力弱、覆盖距离短等弱点也制约了他的进一步发展。当低功耗且性能更为强大的Zigbee技术问世后，在远距离身份识别和无线定位领域就显示出了技术优势。 　　 　　3 Zigbee在煤矿井下动目标跟踪定位中的应用 　　 　　目前常用的目标定位方法有很多种，根据对定位精度的要求可分为两类： 　　定位精度要求不高时，采用区域定位方法，动目标佩戴Zigbee模块，向外发送信号，任何一个接收到该移动目标身份码信息的网络节点位置就是移动目标所在位置；定位精度要求较高时，采用精确定位方法，即移动目标向外发送信号，在他周围的几个固定的网络节点收到信号后，根据信号的不同特征采用一定算法计算出移动目标位置。主要算法有：场强定位算法、到达入射角的定位算法、到达时间/到达时间差定位算法。 　　对于常见危险工业环境下的动目标定位，由于存在各种干扰因素，同时对定位精度要求并不高，因此采用较为简单的区域定位算法。 　　整个网络节点布置可以分为两种情况： 　　相对集中的平面布局作业场所如工厂、车间，可以全部采用自组织的Zigbee网络进行无线覆盖；) 对于存在距离相对较远的作业区域的工作环境，无线节点间采用有线网络进行连接，如图1。 　　 　　4Zigbee定位的漏检问题研究 　　 　　Zigbee以IEEE 802.15.4协议为基础，MAC数据包的最大长度为127字节。但动目标节点除了需要实现定位功能外，还常常要附加其他如温度查询、瓦斯浓度探测与报警等功能。因此要查询这些信息，同时增多一次查询的移动目标数，一个数据包往往不够，因此需要多次发送数据包，这样无线通信的效率将大大降低。因此，基站设计时，一次可查询到的移动目标数一般都小于20个。在通常情况下，一个区域内的动目标数往往小于20，上述设置满足要求。但在特殊情况下，若区域内在同一时刻的目标数大于20时，有的移动目标就会被漏检。同时，煤矿井下环境恶劣，存在多种干扰，这也有可能造成动目标的漏检。 　　 　　5 运动轨迹跟踪分析 　　 　　5.1 井下动目标移动情况分析 　　定位的目的是为了掌握目标位置状态，便于系统了解掌握。当动目标被无线终端检测到时，可以准确地确定动目标的位置；当动目标处于盲区时，就需要通过一定的算法，结合动目标历史轨迹对当前所在位置进行分析推测。 　　以煤矿井下的动目标定位为例，这种技术绝大多数情况下是应用于井下矿工人员定位，由于矿工在井下的活动轨迹往往是以井口为起点，到达工作面进行采掘作业，然后返回的过程。因此，可以将矿工在一段时间内的运动路径认为是固定轨迹。而矿工是以班组为单位，在一个工作面进行采掘，因此对于同一班组的矿工，他们的运动轨迹应该相同。考虑到特殊情况，在对同一班组矿工的运动轨迹进行追踪的过程中，有可能出现的情况有：(1) 目标矿工在每个节点都被监测到，活动轨迹是标准轨迹；(2) 目标矿工在井下的活动轨迹是标准轨迹，但在某些节点被漏检；(3) 目标矿工在每个节点都被监测到，该矿工在井下的活动轨迹是非标准轨迹；(4) 目标矿工在井下的活动轨迹是非标准轨迹，在某些节点被漏检。 　　对于后两种情况，由于其路线对于目标轨迹分析都是同样效果，所以可近似为一种情况，既目标不是标准路线，简化为情况(3)。 　　选取通过无线网络得到的动目标1的运动轨迹，该目标可能是情况(1)、(2)、(3)。 　　对于简化了的坑道路线图2，某一矿工从A点到O点的活动路线为A-D-G-I-L