基于无线传感器网络的火灾现场定位技术研究

接下来，各参考节点进行第一次广播，将其校正值以洪泛的方式在网络中传播。同样，当一个节点接收到了第一个校正值后，便丢弃所有后来者，这个策略确保了绝大多数节点从最近的参考节点接收校正值。这就意味着该校正值能够比较真实地反映出该节点周围的平均每跳距离。
未知节点接收到校正值后，便用校正值与跳数的乘积来近似代替它到各个参考节点的距离，最后进入第三阶段的坐标计算，即：

(3)坐标计算阶段。未知节点利用第二阶段记录得到各个信标节点的跳段距离，利用三边测量法或极大似然估计法计算自身坐标。若未知节点u接收到n个参考节点的位置信息(x1，y1)，(x2，y2)，…，(xn，yn)，并且在上述阶段计算中到各参考节点的近似距离为d21，d22，…，d2n，则通过下列方程组得出未知节点u的坐标从第一个方程开始分别减去最后一个方程，得：使用标准的最小均方差估计方法，可以得到节点u的坐标为：

从第一个方程开始分别减去最后一个方程，得：

式（4）的线性方程可表示为：

使用标准的最小均方差估计方法，可以得到节点u的坐标为：

只要ATA非奇异，节点u的坐标X就有惟一解。

3 火灾现场定位原理
在火灾现场，火势从火源开始向四周呈不规则的散射状蔓延，在这个过程中，传感器节点所在位置的可燃物经历了引燃、阴燃、明火燃烧、轰然、燃尽等燃烧过程，可按温度变化划分为燃烧前、燃烧中和燃烧后3个阶段，温度变化示意图如图3所示。从传感器监测到的温度变化情况，可以判断节点所在位置的火情：火势是否正在逼近；是否开始燃烧；是否已经燃烧完毕。在火势蔓延区域，利用DV―hop算法获得传感器节点的位置信息，结合节点的温度变化情况，就可以实时画出火势蔓延图(见图4)，得知火场态势。

4 结 语
在此将无线传感器网络技术应用于消防系统，提出通过对传感器节点的定位，结合节点处温度变化情况，实现对火场环境的实时监控。DV―hop算法只需要较少的锚节点，计算和通信开销适中，不需要节点具备测距能力，是一个可扩展的算法。对于密集网络，平均每跳距离接近于实际距离，可以得到合理的平均每跳距离，从而能够达到较高定位精度。而且，随着感温探测器技术的发展，开发工作环境温度为一40～+900℃的传感器节点已成为可能。因此，该技术在有效定位与跟踪火源、火情上具有很好的可实现性和很高的应用价值。