船用无线传感器网络节点三维定位技术研究

发布时间：2017-05-16 15:15

  本文关键词：船用无线传感器网络节点三维定位技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为一种新兴的分布式测控技术,无线传感器网络(WSN:Wireless Sensor Network)被认为是二十一世纪改变世界的十大新技术之一,具有非常广阔的应用前景。一般而言,应用在不同领域的WSN具有不同的特点。本文针对船舶结构特点和WSN节点工作环境特点对船用无线传感器网络进行研究,提出船用无线传感器网络节点三维定位方法,并设计相关算法。 本文提出的定位方法由两部分组成,即舱室定位方法和舱内定位方法。舱室定位是指根据WSN的网络拓扑结构,确定未知节点(指待定位节点)的大体位置。具体而言,舱室定位是根据未知节点向基站发送数据包时所选用的中继节点的不同,来推断未知节点在船上的位置,得出的位置可能是一个具体的舱室,也可能是其所在的甲板层。舱室定位的精度与船舶的结构、节点的布置以及WSN的路由算法密切相关。舱内定位是指在获得未知节点所在舱室之后,根据未知节点与其舱室内的锚节点(指位置已知的节点)进行通信的RSSI(Received Signal Strength Indicator:接收信号强度指示)来计算它们之间的距离,并根据这些距离关系解算出未知节点的位置。 本文利用美国Crossbow公司生产的WSN节点,对舱室定位方法和舱内定位方法进行了验证,结果表明利用船用无线传感器网络拓扑结构与RSSI值进行定位是可行的。本文还通过编写基于TinyOS操作系统的节点应用程序和基于Matlab-GUI的定位应用程序实现了舱内定位的算法。 总之,本文对船用无线传感器网络的特点进行了研究,给出了舱室定位和舱内定位方法,实现了舱内定位算法,并在教学实习船“育鲲”轮进行了实船实验验证。本文工作是对WSN在船上应用的有益探索和尝试。
【关键词】：无线传感器网络 三维定位 最小二乘法 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U665.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 船用无线传感器网络11-12
• 1.2.1 船用无线传感器网络的特点11-12
• 1.2.2 船用无线传感器网络的研究现状12
• 1.3 无线传感器网络节点三维定位研究现状12-15
• 1.3.1 定位的方法类别13
• 1.3.2 研究现状13-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 船用无线传感器网络节点三维定位基础知识17-28
• 2.1 船体结构介绍17-18
• 2.2 常用的无线传感器网络测距技术18-20
• 2.3 基于接收信号强度的定位方法20-25
• 2.3.1 经验值拟合和经验值匹配20-21
• 2.3.2 信号传输模型21-24
• 2.3.3 三维定位的基本算法24-25
• 2.4 无线传感器网络操作系统TinyOS25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 船用无线传感器网络节点定位技术28-43
• 3.1 节点定位流程概述28-29
• 3.2 舱室定位技术29-32
• 3.3 舱内定位技术32-42
• 3.3.1 锚节点的布置及选取34-37
• 3.3.2 RSSI值的优化37-39
• 3.3.3 节点信号传输模型39-40
• 3.3.4 三维定位算法40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 船用无线传感器网络节点定位技术实现和实船实验43-61
• 4.1 节点应用程序实现43-48
• 4.1.1 节点应用程序的功能44-45
• 4.1.2 程序的实现方法45-48
• 4.2 基于Matlab的定位应用程序实现48-50
• 4.3 实船实验50-52
• 4.3.1 实验环境的搭建50-51
• 4.3.2 实验过程及结果51-52
• 4.4 舱内定位实验52-60
• 4.4.1 RSSI测距实验52-56
• 4.4.2 定位实验56-60
• 4.5 本章小结60-61
• 第5章 结论与展望61-63
• 5.1 本文的主要工作61
• 5.2 研究展望61-63
• 参考文献63-68
• 致谢68

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张凌寒;船载危险品集装箱安全监测系统设计[D];大连理工大学;2013年

2 刘文;基于微机电惯性传感器的船舶室内导航算法研究[D];大连海事大学;2013年

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本文编号：371189