基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统研究与设计

发布时间：2017-10-09 22:02

  本文关键词：基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统研究与设计

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【摘要】：随着公安信息化建设的不断发展和业务精细化需求的不断提高,为避免监管所被监管人员在外出就医、劳作等押解过程中发生类似逃跑等突发事件,对该类人员室外活动进行精确化定位、轨迹信息化传输与可视化管理的要求越来越高。在一定的监测区域内,无线传感网络(WSN)能够通过协作的方式感知、采集和处理各种数据和信息。而作为其核心支撑技术之一的全球定位系统(GPS),是进行目标识别、定位、跟踪等诸多应用的基础和前提。本文以监管所被监管人员室外活动的定位和轨迹跟踪为目标,以满足公安需求为目的,结合WSN和GPS的特点,研究了室外人员高精度定位方法和网络数据高可靠性传输算法,开发了一套基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统,对加强监守管理,提高监管效率具有现实意义。本文的研究得到了国家自然科学基金、浙江省科技计划及浙江理工大学优秀研究生学位论文培育基金等项目的资助。主要研究工作和成果如下：(1)综述了国内外GPS定位技术和无线传感网络技术的研究背景及发展现状,分析了看守所被监管人员室外活动的特点和业务需求,提出了监管定位系统的整体架构。(2)设计了由电子腕带(在押人员佩戴)、手持机(监管人员佩戴)和上位机监管软件组成的基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统,通过手持机对电子腕带进行实时监管,将获取的数据上传至上位机,实现了被监管人员的信息查询和路径跟踪等功能。(3)研究了无线传感网络数据传输系统中出现的长时延和数据丢包问题,根据分离原理分别建立了状态观测预估器和状态反馈控制器,基于T-S模糊模型,提出了一种带有定时／计数器的网络时延和丢包预测补偿方法,并仿真验证了该方法对提高数据可靠传输的有效性。(4)设计了自拟定的数据包传输协议,实现了手持机与电子腕带之间的指令应答和数据传输。采用等权中心平滑法对误差进行修正,提高了定位精度。引入精确经纬度距离算法,对手持机与电子腕带之间的距离或电子腕带之间的距离进行快速计算,实现了对被监管人员是否在监管范围内的快速判断。(5)完成了电子腕带、手持机样机制作,搭建了一套小型试验系统,在学校大操场进行了功能与性能测试,结果表明,本系统实现了对定点人群和移动人群的定位、路径跟踪、上位机监控等功能,具有精度高、定位准、功能全等特点,能有效防止在押人员的出逃及高效准确地追捕,可在看守所、劳作场所等推广应用。
【关键词】：GPS定位 无线传感网络 监管 T-S模糊模型 预测补偿法
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5;P228.4
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题的研究背景及意义12
• 1.2 GPS全球定位系统12-13
• 1.3 无线传感器网络13-14
• 1.4 国内外研究现状及发展趋势14-16
• 1.4.1 国外监狱管理系统研究现状及发展趋势14-15
• 1.4.2 国内监狱管理系统研究现状及发展趋势15-16
• 1.5 研究内容和论文结构16-19
• 1.5.1 研究内容16-18
• 1.5.2 论文结构18-19
• 第2章 定位系统整体方案设计19-21
• 2.1 常用定位技术的比较19-20
• 2.2 系统整体方案设计20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 无线定位系统数据传输可靠性研究21-33
• 3.1 网络数据传输可靠性研究概述21-22
• 3.2 网络时延和数据丢包22-23
• 3.2.1 时延产生的原因及类型22
• 3.2.2 数据丢包的原因及数据包传输类型22-23
• 3.3 基于T-S模型的网络控制系统数据传输研究23-32
• 3.3.1 系统建模23-24
• 3.3.2 计数器及时延和丢包预测补偿设计24-28
• 3.3.3 网络稳定性分析28-30
• 3.3.4 仿真算例30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 电子腕带和手持机硬件设计33-47
• 4.1 电子腕带的设计33-37
• 4.1.1 电子腕带的硬件组成33-35
• 4.1.2 电子腕带功能的软件实现35-37
• 4.2 手持机的设计37-45
• 4.2.1 手持机的硬件组成37-42
• 4.2.2 手持机功能的软件实现42-45
• 4.3 手持机外壳设计45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 专用上位机监管软件的设计47-53
• 5.1 界面整体框架设计47-49
• 5.1.1 C++Bulider简介47
• 5.1.2 界面整体框架47-49
• 5.2 人员路径再现49-51
• 5.2.1 Google Earth的嵌入49-50
• 5.2.2 KML语言50
• 5.2.3 路径再现50-51
• 5.3 本章小结51-53
• 第6章 快速路径计算及误差修正53-62
• 6.1 移动目标定位53
• 6.2 基于经纬度的距离计算方法53-54
• 6.3 试验数据分析及误差修正54-60
• 6.3.1 试验数据分析54-60
• 6.3.2 误差修正60
• 6.4 本章小结60-62
• 第7章 总结与展望62-65
• 7.1 全文总结62-63
• 7.2 研究展望63-65
• 参考文献65-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间的研究成果71-72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1002634