室内环境下ZigBee网络移动节点定位技术研究
发布时间：2022-12-22 19:00
随着人们生活水平的提高和定位技术的发展,室内节点定位不仅应用在火灾救援中,而且在矿业、工业、安防等方面也发挥着重要的作用。ZigBee技术具有短距离、低功耗、自组织、高扩充等特点,是室内节点定位最常用的技术之一,但是目前的ZigBee网络室内节点定位算法往往忽略节点的运动性,导致移动节点定位误差大,因此如何在室内环境下准确定位移动节点成为当前研究热点,课题针对室内环境下移动节点定位特点,提出两种改进的移动节点定位算法来提高定位精度,并且设计了室内环境下ZigBee网络移动节点定位平台进行定位测试,验证了该平台在室内定位的实用性。取得的研究成果如下:（1）基于粒子群算法（PSO）改进的移动节点室内定位算法研究提出了一种改进PSO的室内移动节点定位算法:未知节点到锚节点的距离通过RSS测距定位模型计算,测距定位模型中的参数估值由牛顿迭代算法和似然估计求出,有效克服了信号衰落对定位的影响;为了防止粒子群陷入局部最优,对粒子群惯性权重和加速常数进行优化,引入了遗传算法交叉和变异特征提高了粒子活性。改进的PSO充分考虑到节点的移动性,从而降低了定位误差。（2）最小二乘拟合的蒙特卡罗（MCL）移动...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 室内移动节点定位存在问题
1.4 论文研究内容及结构
第2章 ZigBee网络移动节点定位算法分析
2.1 移动节点定位算法的基本概念和性能指标
2.2 典型移动节点定位算法
2.2.1 MBAL定位
2.2.2 LMAP定位
2.2.3 分簇定位算法
2.3 传统算法改进的移动节点定位算法
2.3.1 Range-free移动节点定位算法
2.3.2 Range-based移动节点定位算法
2.4 移动节点几何位置计算方法
2.5 本章小结
第3章 基于粒子群算法改进的移动节点室内定位算法
3.1 PSO定位误差分析
3.2 RSS测距处理
3.2.1 RSS测距模型
3.3 改进质心定位方法
3.3.1 PIT测试法
3.3.2 质心定位算法改进
3.3.3 算法步骤
3.4 改进的PSO算法
3.4.1 惯性权重和加速常数的选择
3.4.2 粒子多样性保持
3.4.3 适应度函数
3.4.4 改进PSO定位步骤
3.5 理论仿真
3.6 本章小结
第4章 基于最小二乘法改进的蒙特卡罗移动节点定位算法
4.1 MCL算法研究
4.1.1 MCL最新研究
4.1.2 MCL定位原理
4.2 MCB算法改进方法
4.2.1 MCB定位算法
4.2.2 DV-Hop改进MCB采样盒
4.3 改进的MCL算法
4.3.1 算法拟合的原理
4.3.2 移动节点运动预测
4.3.3 未知节点位置计算过程
4.3.4 改进的MCL算法步骤
4.4 实验仿真
4.5 本章小结
第5章 ZigBee网络移动节点监控定位平台开发
5.1 ZigBee技术
5.1.1 ZigBee拓扑结构及技术特点
5.1.2 ZigBee网络协议
5.1.3 ZigBee网络移动节点定位框架
5.2 无线传感器定位系统硬件
5.2.1 CC2430/CC2431
5.2.2 通讯节点
5.2.3 协调器节点
5.2.4 仿真器
5.3 室内定位平台开发环境与引擎监控
5.3.1 集成开发环境的使用
5.3.2 定位引擎监控的使用
5.4 CC2430/CC2431定位平台开发
5.4.1 室内定位系统定位原理
5.4.2 节点程序的编译和烧录
5.4.3 软件开发设计
5.4.4 监控界面设计
5.4.5 室内定位测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
研究生阶段论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于莱维飞行粒子群算法的焊接机器人路径规划[J]. 王学武,严益鑫,顾幸生. 控制与决策. 2017(02)
[2]基于RSSI路径损耗因子动态修正的三边质心定位算法[J]. 张宏刚,黄华. 传感技术学报. 2016(11)
[3]基于测距权重的蒙特卡罗定位改进算法[J]. 周春月,张洪婷. 北京交通大学学报. 2016(05)
[4]基于RSS二次曲线拟合的AOA定位算法[J]. 谭中华,施晓秋,徐玉. 计算机应用研究. 2017(06)
[5]Cooperative Nodes Localization for Three-Dimensional Underwater Wireless Sensor Network Based on Weighted Centroid Localization Algorithm[J]. 张颖,梁纪兴,姜胜明,陈慰. Journal of Donghua University（English Edition）. 2016(03)
[6]Dynamic Topology Multi Force Particle Swarm Optimization Algorithm and Its Application[J]. CHEN Dongning,ZHANG Ruixing,YAO Chengyu,ZHAO Zheyu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(01)
[7]TOA定位算法非线性优化问题研究[J]. 姜志鹏,陈正宇,刘影,杨娟. 传感技术学报. 2015(11)
[8]一种改进的无线传感器网络DV-Hop定位算法[J]. 马晓贤,彭力. 计算机工程与应用. 2015(21)
[9]线性最小二乘法的RSSI定位精确计算方法[J]. 袁鑫,吴晓平,王国英. 传感技术学报. 2014(10)
[10]改进粒子群算法的无线传感器网络节点定位[J]. 王亚子,杨建辉. 计算机工程与应用. 2014(18)
博士论文
[1]动态传感器网络节点定位技术的研究[D]. 耿枫.武汉理工大学 2013
硕士论文
[1]基于粒子群优化的无线传感器网络定位算法的研究[D]. 张传.吉林大学 2017
[2]基于ZigBee无线传感器网络的室内定位技术研究[D]. 陈大孝.重庆理工大学 2017
[3]基于滤噪位置指纹的低功耗蓝牙室内定位技术研究[D]. 田波.太原理工大学 2016
[4]基于WiFi/蓝牙融合的室内定位算法及实现[D]. 王宝晶.华东师范大学 2015
[5]ZigBee技术在智能家居系统中的应用研究[D]. 徐振福.中国科学院大学（工程管理与信息技术学院） 2014
[6]基于ZigBee技术的消防员定位系统研究与实现[D]. 董林莲.东华大学 2014
[7]定子双绕组风力感应发电机优化设计研究[D]. 罗张尧.重庆大学 2014
[8]基于简化粒子群优化的无线传感网络节点定位算法研究[D]. 高传根.辽宁大学 2013
[9]基于三边测量法的无线传感器网络定位技术的研究[D]. 施进.哈尔滨工程大学 2012
[10]济南市信息服务平台的设计和开发[D]. 侯永荣.山东科技大学 2011
本文编号：3723859
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 室内移动节点定位存在问题
1.4 论文研究内容及结构
第2章 ZigBee网络移动节点定位算法分析
2.1 移动节点定位算法的基本概念和性能指标
2.2 典型移动节点定位算法
2.2.1 MBAL定位
2.2.2 LMAP定位
2.2.3 分簇定位算法
2.3 传统算法改进的移动节点定位算法
2.3.1 Range-free移动节点定位算法
2.3.2 Range-based移动节点定位算法
2.4 移动节点几何位置计算方法
2.5 本章小结
第3章 基于粒子群算法改进的移动节点室内定位算法
3.1 PSO定位误差分析
3.2 RSS测距处理
3.2.1 RSS测距模型
3.3 改进质心定位方法
3.3.1 PIT测试法
3.3.2 质心定位算法改进
3.3.3 算法步骤
3.4 改进的PSO算法
3.4.1 惯性权重和加速常数的选择
3.4.2 粒子多样性保持
3.4.3 适应度函数
3.4.4 改进PSO定位步骤
3.5 理论仿真
3.6 本章小结
第4章 基于最小二乘法改进的蒙特卡罗移动节点定位算法
4.1 MCL算法研究
4.1.1 MCL最新研究
4.1.2 MCL定位原理
4.2 MCB算法改进方法
4.2.1 MCB定位算法
4.2.2 DV-Hop改进MCB采样盒
4.3 改进的MCL算法
4.3.1 算法拟合的原理
4.3.2 移动节点运动预测
4.3.3 未知节点位置计算过程
4.3.4 改进的MCL算法步骤
4.4 实验仿真
4.5 本章小结
第5章 ZigBee网络移动节点监控定位平台开发
5.1 ZigBee技术
5.1.1 ZigBee拓扑结构及技术特点
5.1.2 ZigBee网络协议
5.1.3 ZigBee网络移动节点定位框架
5.2 无线传感器定位系统硬件
5.2.1 CC2430/CC2431
5.2.2 通讯节点
5.2.3 协调器节点
5.2.4 仿真器
5.3 室内定位平台开发环境与引擎监控
5.3.1 集成开发环境的使用
5.3.2 定位引擎监控的使用
5.4 CC2430/CC2431定位平台开发
5.4.1 室内定位系统定位原理
5.4.2 节点程序的编译和烧录
5.4.3 软件开发设计
5.4.4 监控界面设计
5.4.5 室内定位测试
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
研究生阶段论文发表情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于莱维飞行粒子群算法的焊接机器人路径规划[J]. 王学武,严益鑫,顾幸生. 控制与决策. 2017(02)
[2]基于RSSI路径损耗因子动态修正的三边质心定位算法[J]. 张宏刚,黄华. 传感技术学报. 2016(11)
[3]基于测距权重的蒙特卡罗定位改进算法[J]. 周春月,张洪婷. 北京交通大学学报. 2016(05)
[4]基于RSS二次曲线拟合的AOA定位算法[J]. 谭中华,施晓秋,徐玉. 计算机应用研究. 2017(06)
[5]Cooperative Nodes Localization for Three-Dimensional Underwater Wireless Sensor Network Based on Weighted Centroid Localization Algorithm[J]. 张颖,梁纪兴,姜胜明,陈慰. Journal of Donghua University（English Edition）. 2016(03)
[6]Dynamic Topology Multi Force Particle Swarm Optimization Algorithm and Its Application[J]. CHEN Dongning,ZHANG Ruixing,YAO Chengyu,ZHAO Zheyu. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2016(01)
[7]TOA定位算法非线性优化问题研究[J]. 姜志鹏,陈正宇,刘影,杨娟. 传感技术学报. 2015(11)
[8]一种改进的无线传感器网络DV-Hop定位算法[J]. 马晓贤,彭力. 计算机工程与应用. 2015(21)
[9]线性最小二乘法的RSSI定位精确计算方法[J]. 袁鑫,吴晓平,王国英. 传感技术学报. 2014(10)
[10]改进粒子群算法的无线传感器网络节点定位[J]. 王亚子,杨建辉. 计算机工程与应用. 2014(18)
博士论文
[1]动态传感器网络节点定位技术的研究[D]. 耿枫.武汉理工大学 2013
硕士论文
[1]基于粒子群优化的无线传感器网络定位算法的研究[D]. 张传.吉林大学 2017
[2]基于ZigBee无线传感器网络的室内定位技术研究[D]. 陈大孝.重庆理工大学 2017
[3]基于滤噪位置指纹的低功耗蓝牙室内定位技术研究[D]. 田波.太原理工大学 2016
[4]基于WiFi/蓝牙融合的室内定位算法及实现[D]. 王宝晶.华东师范大学 2015
[5]ZigBee技术在智能家居系统中的应用研究[D]. 徐振福.中国科学院大学（工程管理与信息技术学院） 2014
[6]基于ZigBee技术的消防员定位系统研究与实现[D]. 董林莲.东华大学 2014
[7]定子双绕组风力感应发电机优化设计研究[D]. 罗张尧.重庆大学 2014
[8]基于简化粒子群优化的无线传感网络节点定位算法研究[D]. 高传根.辽宁大学 2013
[9]基于三边测量法的无线传感器网络定位技术的研究[D]. 施进.哈尔滨工程大学 2012
[10]济南市信息服务平台的设计和开发[D]. 侯永荣.山东科技大学 2011
本文编号：3723859
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3723859.html
