自适应异构无线应急救援传感器网络基础研究

本项目针对诸如煤矿巷道和地下隧道等封闭空间中无线应急救援传感器网络所存在的通信质量差、灾变后节点位置的不确定性大、网络覆盖与连通度低以及节点故障率高等问题，以瓦斯爆炸灾变救援为背景，以探索异域对偶映射关系为特色，以提高无线应急网络可用性和可靠性为目标，综合运用认知网络和非线性映射等自适应方法，开展异构无线应急救援传感器网络基础研究。主要研究内容包括：针对灾变网络拓扑结构的变化，提出灾变适应的异构三维网络部署策略，研究基于认知增强型传感器节点的网络重构与自定位方法；运用本地多位量化方法，研究异构无线传感器网络决策融合规则；运用认知无线电技术，探索无线信号的强度、频率和通信距离与灾变现场障碍分布和塌方程度的内在联系，建立无线信号域与物理空间域的多维对偶映射关系，构建异域对偶映射理论的基本框架。研究结果可在理论上为异域多维对偶映射关系的建立提供方法，在实践中为灾变救援导航系统的研制提供理论支持。

本项目针对诸如煤矿巷道和地下隧道等封闭空间中无线应急救援传感器网络所存在的通信质量差、灾变后节点位置的不确定性大、网络覆盖与连通度低以及节点故障率高等问题，以瓦斯爆炸灾变救援为背景，开展了异构无线应急救援传感器网络基础研究。主要研究结果包括：1）设计了灾变适应的异构三维网络部署及优化策略；2）提出了链状多跳无线传感器网络灾变信息融合与传输机制；3）设计了一种适用于煤矿井下应急救援传感器节点能量收集技术；4）研制了多射频异构应急救援传感器网络节点及其缓冲保护系统。研究结果表明，所设计的策略和机制能够有效提高预先部署的传感器网络在煤矿重大灾变后的生存能力。