基于RSSI的无线传感器网络定位优化研究

发布时间：2017-07-25 23:14

  本文关键词：基于RSSI的无线传感器网络定位优化研究

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【摘要】：随着无线传感器网络技术和应用的快速发展,而作为无线传感器网络技术和应用的基础之一的节点定位技术也得到了广泛的关注和研究。传感器节点定位技术是无线传感器网络众多应用的支撑技术,因此,对节点定位技术展开研究是相对重要的。论文开始介绍了国内外无线传感器网络研究背景及现状。介绍了无线传感器的网络结构组成。并且对无线传感器网络定位算法及其性能评价标准做了详细说明,根据其评价标准对当前较为广泛运用的定位技术进行了分析,对当前定位技术进行了性能对比,归纳了当前典型的定位算法的优缺点。本文以RSSI(received signal strength indicator)算法作为基础,围绕无线传感器网络定位技术进行研究,在不影响当前无线传感器网络配置和开销的情况下,提出一种新的测距优化算法来提高测距精度,从而实现定位精度提高。本文主要研究内容如下:(1)RSSI算法在实际的应用中,由于环境中的温度、障碍物等各种因素的响,使得信号在传输过程中造成的绕射、反射、折射等现象,使得数据出现抖动情况,最终导致测距精度的影响。本文采用多节点分布进行大量的实验,采集大量试验数据获取节点距离d与RSSI值之间的映射关系;(2)在不同实验距离下,通过采集大量试验数据,整理节点距离d与RSSI值之间的映射关系,采用最小二乘法进行曲线拟合。获取RSSI-d曲线关系方程;(3)针对在校园环境中,行人与车辆障碍物等对信号传输的影响,本文提出了一种锚节点优选策略和新的优化模型对采集的RSSI数据进行优化处理。通过大量数据实验表明,该优化方法能提高RSSI测距精度。优化后的定位结果较原有的三边测量定位算法有明显提高;(4)本论文设计并实现了在基于RSSI测距定位系统平台,本系统主要由两部分组成,分为上位机监控软件和下位机程序。实验主要包括RSSI测距数据的采集与分析,通过三边测量定位算法对目标节点进行定位,最后,加入锚节点优选策略和测距优化模型对定位进行优化,与传统三边定位算法精度进行比较分析,通过仿真实验表明本论文提出的方法对定位精度有较大的提高。
【关键词】：无线传感器网络 定位算法 RSSI 锚节点优选 测距优化
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 引言10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 国内外发展及研究现状10-11
• 1.3 无线传感器网络的体系结构11-13
• 1.3.1 无线传感器网络的系统架构11-12
• 1.3.2 传感器节点的结构12-13
• 1.4 无线传感器网络的关键技术13-15
• 1.4.1 功耗设计13
• 1.4.2 定位技术13-14
• 1.4.3 数据融合技术14
• 1.4.4 网络安全机制14-15
• 1.5 无线传感器网络定位性能评价标准15-16
• 1.6 无线传感器网络应用16-17
• 1.7 论文体系结构17-18
• 第2章 无线传感器网络定位算法18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 定位基本术语18-19
• 2.3 定位算法分类19-25
• 2.3.1 基于测距的定位算法19-23
• 2.3.2 基于非测距的定位算法23-25
• 2.4 定位算法性能评价标准25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 RSSI无线传感器网络测距优化27-39
• 3.1 引言27
• 3.2 RSSI信号模型建立27-30
• 3.2.1 基于信号传播经验模型27-28
• 3.2.2 基于信号传播理论模型28-30
• 3.3 基于RSSI测距分析30-35
• 3.3.1 最小二乘法对RSSI-d曲线处理30
• 3.3.2 室外视距可达测试30-33
• 3.3.3 室外有移动障碍物视距可达33-35
• 3.4 锚节点优选策略35-36
• 3.5 基于优化模型的RSSI数据处理36-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 基于RSSI的无线传感器网络定位系统39-48
• 4.1 定位系统结构框架39-40
• 4.2 定位系统软硬件平台参数40-41
• 4.3 定位系统上位机设计41-43
• 4.3.1 串口通信模块41
• 4.3.2 数据处理模块41-42
• 4.3.3 定位计算模块42-43
• 4.4 定位系统下位机设计43-46
• 4.4.1 主锚节点程序设计44-45
• 4.4.2 从锚节点程序设计45-46
• 4.4.3 目标节点程序设计46
• 4.5 显示模块设计46-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第5章 仿真实验与误差分析48-57
• 5.1 实验环境组建48-49
• 5.2 室外实验数据分析49-55
• 5.2.1 视距可达定位分析49-50
• 5.2.2 视距可达定位误差分析50-51
• 5.2.3 视距不可达定位分析51-52
• 5.2.4 视距不可达定位误差分析52-53
• 5.2.6 视距不可达优化定位分析53-54
• 5.2.7 视距不可达优化定位误差分析54-55
• 5.3 本章小结55-57
• 第6章 结论与展望57-58
• 6.1 结论57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-60
• 致谢60-61
• 附录61-62
• 附件62

【参考文献】

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1 杨青智;机动目标跟踪技术的研究[D];西安电子科技大学;2008年

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本文编号：573736