物联网定位算法的研究

发布时间：2017-05-17 15:26

  本文关键词：物联网定位算法的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物联网是通过传感设备按照约定的协议,将各种物体连接起来,进行通信以及信息交换,以实现定位、跟踪、智能化识别和管理的一种网络。物联网在智能机器人、交通运输、智能建筑等领域具有广阔的应用前景,而精确的节点定位是物联网位置服务应用的关键。在许多场景下,获得了节点的准确位置信息,与位置服务应用的有关数据才有价值。因此,研究物联网精确定位具有巨大的社会价值和商业价值,对实现基于位置的服务和提高人们生活质量有重要的支撑与保障作用。本文在深入研究物联网定位算法取得的研究成果的基础上,为了进一步提高定位精度对定位算法进行了改进。传统的泰勒级数展开模型只考虑未知节点与锚节点之间的距离,定位信息不够全面,从而导致定位精度不高。因此,考虑未知节点与未知节点之间的距离信息,首先建立了一种新的基于多元变量泰勒级数展开的定位模型。其次,对新的定位模型提出了两种新的定位算法。一种是基于三边测量的定位算法,首先利用三边测量法得到未知节点的初始位置,再采用加权最小二乘法计算未知节点的位置。另外一种是基于MDS(Multidimensional Scaling,多维尺度变换)的求解算法,首先利用MDS算法得到未知节点的初始位置,再采用最小二乘法对定位模型进行求解。为评价定位算法的性能,对定位结果的克拉美-罗下界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)进行了推导。仿真测试了不同距离测量误差和锚节点数目对定位误差的影响,以及算法定位误差的累积分布函数。仿真结果表明,这两种定位算法都有效地提高了定位精度,且定位误差非常接近CRLB。最后,利用MATLAB设计并实现了物联网定位仿真平台。用户可通过平台提供的可视化界面设置定位参数,如锚节点数目、未知节点数目等,同时可以直观地分析定位性能。
【关键词】：物联网 定位算法 定位模型 多元变量泰勒级数展开 三边测量法 MDS算法
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 定位技术在物联网中的应用10-11
• 1.3 定位算法的研究现状11-12
• 1.4 论文的研究内容及组织结构12-14
• 1.4.1 论文的主要研究内容12-13
• 1.4.2 论文的组织结构13-14
• 第二章 物联网定位算法的理论基础14-27
• 2.1 定位算法性能评价标准14-15
• 2.2 定位算法的分类15-16
• 2.3 节点间的测距技术16-19
• 2.3.1 基于到达角测距技术16-17
• 2.3.2 基于接收信号的强度测距技术17
• 2.3.3 基于到达时间测距技术17-18
• 2.3.4 基于到达时间差测距技术18-19
• 2.4 典型定位算法19-26
• 2.4.1 基于测距的定位算法19-22
• 2.4.2 无需测距的定位算法22-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 基于多元变量泰勒级数展开的定位模型27-34
• 3.1 问题描述27
• 3.2 传统泰勒级数展开的定位模型27-28
• 3.3 基于多元变量泰勒级数展开的定位模型28-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第四章 基于多元变量泰勒级数展开模型的定位算法34-48
• 4.1 基于三边测量的定位算法34-41
• 4.1.1 算法描述34-35
• 4.1.2 算法复杂度分析35-36
• 4.1.3 定位结果的CRLB推导36-37
• 4.1.4 仿真结果及分析37-41
• 4.2 基于MDS的定位算法41-47
• 4.2.1 算法描述41-42
• 4.2.2 算法复杂度分析42-43
• 4.2.3 定位结果的CRLB推导43
• 4.2.4 仿真结果及分析43-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 物联网节点定位仿真平台的设计与实现48-59
• 5.1 MATLAB简介48-49
• 5.2 物联网节点定位仿真平台的设计与实现49-58
• 5.2.1 仿真平台的基本框架设计49
• 5.2.2 仿真界面的模块设计49-50
• 5.2.3 定位算法的模块设计50-54
• 5.2.4 仿真平台的实现54-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 结论及展望59-61
• 6.1 论文的主要内容总结59
• 6.2 后续工作展望59-61
• 参考文献61-64
• 在读期间公开发表论文64-65
• 致谢65

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本文编号：373808