基于参数自适应和协作通信的室内定位算法的改进

发布时间：2017-08-21 17:04

  本文关键词：基于参数自适应和协作通信的室内定位算法的改进

  更多相关文章： 无线传感器网络 室内定位算法 参数自适应 加权三角形 协作通信

【摘要】：无线传感器网络是一项随着高科技技术发展起来的新型数据采集和检测网络,基于无线传感器网络的定位技术又是其中重要的热点研究领域之一。无线定位技术相对于传统有线定位技术的特点在于系统部署简单、可移植性强、扩展性强,在这几年得到广泛的关注和研究。本文首先对无线传感器的发展和国内外当前无线定位技术作了介绍,并对基于无线传感器网络的室内定位算法作了详细的分析与讨论,给出了室内定位系统的评价指标。对三种基于距离的测量方法和三种计算未知节点坐标的算法作了介绍和推导,对于四种不基于距离的定位算法作了简要介绍和分析。对于无线环境复杂多变的问题,本文提出了针对无线信号传播模型自适应环境参数取值的APE(Adaptive-to-environment Parameter Estimation)取值法,这种优化算法能够利用现有锚节点的通信来自适应地获取真实无线环境的参数,通过仿真验证,相对于经典值法,APE取值法的节点定位误差有所降低。本文对APIT定位算法作了分析,针对存在的In-To-Out误判问题和节点密度较低时大量节点不能被定位问题,提出了CAL(Coefficient-triangle APIT Localization)定位算法,即通过引入RSSI辅助定位、加权三角形估算坐标来降低节点定位误差,通过仿真验证,相比较传统的APIT定位算法,CAL定位算法的节点定位误差有所降低,但是节点定位覆盖率并不高。针对CAL算法存在的局限性,本文又引入协作定位的思想,提出了CAL协作定位算法,通过将已经定位的未知节点转化为锚节点参与定位,并对估算出的未知节点坐标进行合法性检测,从而提高了CAL定位算法的节点定位覆盖率。通过MATLAB仿真软件的验证,CAL协作定位算法在节点定位误差和定位覆盖率方面的性能相比APIT算法有很大的提升。
【关键词】：无线传感器网络 室内定位算法 参数自适应 加权三角形 协作通信
【学位授予单位】：南京邮电大学
【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
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景和意义9
• 1.2 国内外研究技术及现状9-14
• 1.2.1 无线定位技术9-12
• 1.2.2 室内定位系统12-14
• 1.3 课题主要内容和论文结构14-15
• 第二章 基于WSN的无线室内定位算法研究15-26
• 2.1 基于WSN的定位技术15-18
• 2.1.1 WSN定位系统的基本概念15-16
• 2.1.2 WSN定位算法的分类16-17
• 2.1.3 WSN定位算法的评价指标17-18
• 2.2 基于距离（Range-based）的无线定位算法18-23
• 2.2.1 三种基于距离的测量方法19-20
• 2.2.2 三种计算位置坐标的算法20-23
• 2.3 与距离无关（Range-free）的无线定位算法23-24
• 2.3.1 质心算法23-24
• 2.3.2 DV-Hop24
• 2.3.3 D-distance算法24
• 2.3.4 APIT算法24
• 2.4 本章小结24-26
• 第三章 室内无线信号传播模型参数的优化26-39
• 3.1 无线信号传播模型26-28
• 3.1.1 自由空间传播模型26-27
• 3.1.2 对数距离路径损耗模型27-28
• 3.2 现有的无线信号传播模型参数取值方案28-30
• 3.2.1 经验值法28-29
• 3.2.2 典型值法29-30
• 3.3 无线信号传播模型中参数取值的优化30-32
• 3.3.1 传播模型参数的估计30-31
• 3.3.2 算法流程31-32
• 3.4 仿真实现与结果分析32-38
• 3.4.1 MATLAB仿真平台的搭建32-35
• 3.4.2 APE取值法仿真设计35-36
• 3.4.3 仿真结果分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 基于APIT的室内定位算法的设计39-54
• 4.1 APIT定位算法39-42
• 4.1.1 APIT测试原理39-40
• 4.1.2 APIT算法存在问题40-41
• 4.1.3 APIT算法性能分析41-42
• 4.2 改进的CAL定位算法42-46
• 4.2.1 对APIT定位算法的改进42-43
• 4.2.2 RSSI辅助定位43
• 4.2.3 加权三角形计算位置坐标43-45
• 4.2.4 算法流程45-46
• 4.3 仿真实现与结果分析46-53
• 4.3.1 不规则模型DOI46-48
• 4.3.2 异构网络节点部署48-49
• 4.3.3 CAL定位算法仿真与分析49-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 基于CAL的协作定位算法54-64
• 5.1 协作通信54-55
• 5.1.1 协作通信的研究背景54
• 5.1.2 协作通信在定位技术中的应用54-55
• 5.2 基于CAL定位算法的协作定位优化55-57
• 5.2.1 迭代协作定位55
• 5.2.2 合法性检测55-56
• 5.2.3 改进系统方案的设计流程56-57
• 5.3 仿真实现与结果分析57-63
• 5.3.1 节点定位误差的仿真分析58-61
• 5.3.2 节点覆盖率的仿真分析61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第六章 总结与展望64-66
• 6.1 工作总结64
• 6.2 工作展望64-66
• 参考文献66-69
• 附录一 攻读硕士学位期间申请的专利69-70
• 附录二 攻读硕士学位期间参加的科研项目70-71
• 致谢71

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