基于人体能量收集与自供能的LoRa无线定位系统研究

发布时间：2020-07-04 11:59

【摘要】：随着物联网的迅速发展,基于无线通信技术的地理位置信息服务与我们的生产和生活息息相关。传统的无线通信技术往往存在通信距离短、功耗高等缺点,极大的限制了其应用范围。特别地,无线传感网络中的各类终端节点大多采用电池供电,无法进行能量的自给自足。因此,开发一种低功耗、远距离且自供能的无线传感网定位系统尤为重要。针对无线传感网终端节点自供能问题,本文提出了一种人体肢体运动势能的能量收集方案。利用动作捕捉设备采集人体自然行为下的肢体运动信息,对肢体部位动作的运动特征进行分析,设计了一类适应于人体肢体动作特征的能量转换机构。针对转换机构的能量输出特性,设计了一类能量收集电路,将人体能量转换机构输出的微弱脉冲能量存储转换为可供无线传感网络中终端节点的能量来源。实验结果表明,本文提出的能量收集系统的能量转换效率达41.5%,能够收集人体小腿部位运动能量的输出功率可达2.5mW,满足许多低功耗电子产品的日常所需。针对传统无线通信技术定位存在通信距离短、功耗高以及定位精度不高等问题,本文采用基于LoRa通信技术解决方案。通过对LoRa通信技术以及传统RSSI定位方法特点的分析,提出了一种基于BP神经网络的LoRa无线传感网定位系统。在离线阶段建立各锚节点自身坐标与接收到的RSSI值的映射关系的数据采集模型;在线阶段进行数据的采集,并对数据预处理,利用训练好的BP神经网络进行定位。结果表明,与传统RSSI定位算法相比,本文提出的基于BP神经网络的LoRa无线传感网定位系统在定位精度和稳定性上均有较大提高。
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN929.5

【参考文献】