基于无人机的无线传感器网络三维定位算法研究

发布时间：2022-02-21 05:39

　　无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSNs）有着广阔的应用背景,在军事、医疗、生产生活中处处可以看它的身影。例如:将它部署在空中,可以检测空气的温度、湿度以及污染程度,然后可以通过汇聚节点将检测到的信息再通过卫星或互联网发送到监控中心。无线传感器网络的应用主要取决于它所能检测到的环境信息,像温度、湿度、光照强度、污染程度等等。但是无论将无线传感网络部署在什么样的环境,想要让它所检测的信息有价值,就需要知道无线传感器网络节点所处的具体位置信息。因此对于无线传感器网络节点定位一直是很多专家学者的研究热点。无线传感器网络涉及的领域较为宽泛,使得国内外有很多院校和研究所都对无线传感器网络展开了深入的研究和探讨。涉及到无线传感器网络节点硬件的设计,无线传感器网络定位算法的研究等。正是由于这些专家学者不断的对无线传感器网络进行着完善,才使得无线传感器网络的应用越来越广泛。目前大部分无线传感网络节点的定位是根据网络中已知位置信息的信标节点来定位的。通过算法计算出其他未知传感器节点的坐标位置。对于应用规模较大的场合需要大规模的部署信标节点。因此不但需要很高的成本,而且使... 

【文章来源】：安徽工程大学安徽省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 节点定位研究现状与挑战
        1.2.1 无线传感器网络节点定位研究的现状
        1.2.2 无线传感器网络节点定位研究的挑战
    1.3 本文主要研究内容
    1.4 本文结构安排
第2章 无线传感器网络二维节点定位技术
    2.1 无线传感器网络节点定位的概述
    2.2 无线传感器网络节点的位置估计方法
        2.2.1 三角测量法
        2.2.2 三边测量法
        2.2.3 极大似然估计法
    2.3 测距定位算法
        2.3.1 信号到达时间(TOA)定位算法
        2.3.2 信号到达时间差(TDOA)定位算法
        2.3.3 到达角度(AOA)定位算法
    2.4 非测距定位算法
        2.4.1 质心(Centroid)算法
        2.4.2 距离向量-跳段(DV-Hop)定位算法
    2.5 本章小结
第3章 基于无人机的三维空间节点定位算法
    3.1 无线传感器网络三维节点定位概述
    3.2 三维空间节点定位模型
        3.2.1 初步定位模型
        3.2.2 RSSI测距系统模型的建立
        3.2.3 基于RSSI测距的极大似然法位置估计模型
    3.3 基于SR-CKF的节点精确定位算法
        3.3.1 容积卡尔曼滤波算法
        3.3.2 SR-CKF滤波定位算法
        3.3.3 SR-CKF与无线传感器网络协作定位
    3.4 算法仿真结果及分析
        3.4.1 平均定位误差对比分析
        3.4.2 节点位置估计对比分析
        3.4.3 定位均方误差对比分析
    3.5 本章小结
第4章 硬件设计与实验结果分析
    4.1 无人机硬件的总体设计
    4.2 无人机的硬件电路设计
        4.2.1 电源管理模块电路设计
        4.2.2 控制器模块电路设计
        4.2.3 传感器模块电路设计
        4.2.4 无线通信模块电路设计
        4.2.5 无人机的硬件实物图
    4.3 无线传感器节点硬件的总体设计
    4.4 无线传感器节点的硬件电路设计
        4.4.1 供电模块的电路设计
        4.4.2 数据处理模块
        4.4.3 通信模块电路设计
        4.4.4 传感器节点的硬件实物图
    4.5 模拟实验及结果分析
        4.5.1 传感器节点通信距离测试
        4.5.2 无线传感器网络节点定位系统测试
    4.6 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 本文总结
    5.2 后续研究与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文目录
攻读学位期间取得的科研成果目录
致谢



本文编号：3636614