室内无线定位系统算法研究

发布时间：2017-10-10 10:34

  本文关键词：室内无线定位系统算法研究

  更多相关文章： ZigBee无线传感技术 UWB无线传感技术 卡尔曼滤波 高斯滤波 多参考节点 模糊聚类 粒子群优化

【摘要】：随着科技的不断进步,尤其是移动互联网的迅速发展,导航与定位逐渐地成为了人们关注的热门话题,基于位置的服务成为一个朝阳产业。GPS定位应用在室外具有良好的效果,然而在室内环境下GPS信号较弱甚至根本没有信号,因此定位效果差甚至无法进行定位。所以室内环境下的定位成为定位领域的一个重要研究方向。而无线传感网络技术是一种新型的室内定位技术解决方案,吸引了国内外许多专家和学者进行研究。本文对ZigBee无线传感网络和UWB无线传感网络进行了研究。在介绍了课题研究的意义和研究背景的前提下,详细地分析了常见的几种无线定位技术,并进行对比,分析了ZigBee技术和UWB技术的优势,但是复杂的室内环境制约了ZigBee室内定位系统的定位精度,本文的目标就是在不增加另外的硬件设备的基础上,提出新的定位方法进行研究。另外本文也研究了UWB定位方法。通过近两年研究后,本文提出了采用6个ZigBee参考节点进行定位,并利用卡尔曼滤波和高斯滤波处理原始数据。通过实验可得,在指纹数据库定位方法中的建立指纹数据库阶段和在线定位阶段采用卡尔曼滤波和高斯滤波处理原始数据,然后分别利用最邻近定位算法、加权最邻近定位算法、贝叶斯定位算法进行定位解算,最终发现采用卡尔曼滤波和高斯滤波后系统的平均定位精度有了一定的提高。然后提出了基于模糊聚类的加权最邻近定位算法并运用在ZigBee定位系统上,在最优的情况下,系统的定位精度达到了1.47m。本文提出了基于粒子群优化算法的路径损耗模型估计方法并用在ZigBee定位系统上,在最优的情况下,系统的平均定位误差达到3.13m。另外本文研究了UWB定位系统,利用UWB定位系统采集数据并处理实验数据得到定位结果,分析表明平均定位精度达到0.245m。
【关键词】：ZigBee无线传感技术 UWB无线传感技术 卡尔曼滤波 高斯滤波 多参考节点 模糊聚类 粒子群优化
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 引言9-17
• 1.1 课题来源9
• 1.2 研究背景及意义9-10
• 1.3 无线定位技术概述10-13
• 1.4 室内无线定位技术国内外研究现状13-15
• 1.5 主要内容和章节安排15-17
• 第2章 无线传感器网络技术17-23
• 2.1 IEEE 802.15.4 标准17-18
• 2.2 ZigBee技术18-21
• 2.2.1 ZigBee技术概述18
• 2.2.2 ZigBee协议18-19
• 2.2.3 ZigBee拓扑结构19-21
• 2.3 UWB技术21-22
• 2.3.1 UWB技术概述21
• 2.3.2 超宽带系统的特点21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 室内定位方法23-33
• 3.1 与位置有关参数估计及算法23-29
• 3.1.1 TOA估计法23
• 3.1.2 TDOA估计法23-25
• 3.1.3 AOA估计法25
• 3.1.4 RSSI估计法25-27
• 3.1.5 网络连通性27-29
• 3.2 坐标位置估计方法29-31
• 3.2.1 三边测量法29-30
• 3.2.2 三角测量法30-31
• 3.2.3 极大似然估计法31
• 3.3 本章小结31-33
• 第4章 基于RSSI的ZigBee指纹数据库定位方法33-43
• 4.1 多参考节点指纹数据库定位算法33-38
• 4.1.1 最邻近定位算法33
• 4.1.2 加权最邻近定位算法33-34
• 4.1.3 贝叶斯定位算法34-35
• 4.1.4 卡尔曼滤波算法35-36
• 4.1.5 高斯滤波算法36-37
• 4.1.6 实验结果37-38
• 4.2 基于模糊聚类的ZigBee指纹库定位算法38-42
• 4.2.1 模糊聚类38-39
• 4.2.2 实验布局39-41
• 4.2.3 实验结果41-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第5章 基于路径损耗模型ZigBee定位方法研究43-49
• 5.1 对数路径损耗模型43
• 5.2 二维定位演进算法43-44
• 5.3 参数估计方法44-46
• 5.3.1 粒子群优化算法45-46
• 5.4 测试结果46-48
• 5.5 本章小结48-49
• 第6章 UWB定位方法研究49-54
• 6.1 UWB技术49
• 6.2 实验系统介绍49-50
• 6.2.1 传感器50
• 6.2.2 传感器定位单元50
• 6.3 实验介绍50-52
• 6.3.1 实验布局50
• 6.3.2 实验原理50-51
• 6.3.3 实验结果51-52
• 6.4 超宽带技术应用52
• 6.5 本章小结52-54
• 第7章 总结与展望54-56
• 7.1 论文总结54
• 7.2 工作展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60
• 攻读硕士学位期间的研究成果60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1005876