无线传感器网络定位系统上位机软件的设计与实现

发布时间：2017-07-04 04:47

  本文关键词：无线传感器网络定位系统上位机软件的设计与实现

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【摘要】：无线传感器网络是当前国内外备受关注的热点研究领域,它能够实时监测和采集网络分布区域内各种监测对象的信息,具有广阔的应用前景。节点定位技术是无线传感器网络领域中重要的支撑技术之一,是无线传感器广泛应用的基本保证。节点位置信息不仅是事件监测的前提,也是网络拓扑自配置、提高路由效率的基础。无线传感器网络节点部署是随机的,由于受到布设环境和自身因素的影响,如何最大限度提高节点定位精度,将节点位置信息较为准确的报告给观察者是无线传感器网络定位研究领域的一个难点,因此很有必要探索基于无线传感器网络的定位方法及软件实现。论文在分析当前定位技术发展现状的基础上,对现有的典型定位算法和定位系统进行了分析比较,研究了基于RSSI(Reveived Signal Strength Indicator)测距的无线传感器网络定位技术,实现了基于该技术的上位机软件系统。具体工作和成果如下:(1)针对现有信号传播损耗模型都是基于理论研究,大多数并没有给出相应环境下测量所得到的模型中的可变参数的问题。本文对无线传感器网络信号传播规律进行研究,通过实际环境下的测试,得到RSSI值与传播距离的关系,拟合得到不同天线高度和发射功率下的信号传播损耗模型的可变参数值。通过该模型可以计算得到未知节点与信标节点间的距离。(2)为了减小传统三边定位算法的定位精度误差,提出了一种新的三边-质心定位算法,该算法将质心定位思想引入到三边定位算法中,通过计算三边定位算法得到的多个节点的公共区域质心来提高对未知节点位置估算的精度。实验结果表明,该算法与传统质心定位算法和极大似然估计法相比,能够有效的提高定位精度。在实验得到的定位结果中,最小误差只有0.14m。(3)采用CC2530EM模块作为硬件平台,设计实现了基于RSSI测距的三边-质心定位算法的上位机软件系统,实现未知节点运动轨迹的界面化显示等功能。通过对上位机软件进行功能测试,测试结果表明该定位算法对硬件要求低、实用性强,较好的满足了系统需求。
【关键词】：无线传感器网络 节点定位算法 RSSI测距 上位机软件
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 研究内容13
• 1.4 论文组织结构13-14
• 第二章 无线传感器网络定位技术14-26
• 2.1 无线传感器网络定位技术概念14-16
• 2.1.1 无线传感器网络定位概念14-15
• 2.1.2 无线传感器网络定位技术有关术语15-16
• 2.2 无线传感器网络定位技术特点16-17
• 2.3 无线传感器网络定位技术分类17
• 2.4 无线传感器网络基本定位算法的分类17-24
• 2.4.1 基于测距的定位算法19-23
• 2.4.2 无需测距的定位算法23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第三章 基于RSSI测距的三边-质心定位算法26-40
• 3.1 定位算法实现前提26-27
• 3.2 节点间距离的计算27-32
• 3.2.1 信号传播损耗模型27-28
• 3.2.2 研究RSSI-d关系的实验28-32
• 3.3 节点坐标的计算及分析32-34
• 3.4 改进型定位算法性能验证34-39
• 3.4.1 实验场地布置34-35
• 3.4.2 定位结果对比及分析35-38
• 3.4.3 定位性能分析38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 上位机软件的设计与实现40-49
• 4.1 系统开发平台及运行环境40
• 4.2 系统整体设计40-41
• 4.3 子模块设计41-43
• 4.3.1 信标节点设置模块41
• 4.3.2 数据处理模块41-42
• 4.3.3 定位结果显示模块42-43
• 4.3.4 历史轨迹管理模块43
• 4.4 系统界面设计43-45
• 4.4.1 主界面设计43-44
• 4.4.2 信标节点设置界面设计44-45
• 4.4.3 历史轨迹管理界面设计45
• 4.5 系统运行演示及误差分析45-48
• 4.5.1 实验设置45-47
• 4.5.2 实验结果与分析47-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第五章 总结与展望49-51
• 5.1 总结49
• 5.2 展望49-51
• 参考文献51-54
• 致谢54-55
• 作者简介55

【参考文献】

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1 马祖长,孙怡宁,梅涛;无线传感器网络综述[J];通信学报;2004年04期

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本文编号：516356