基于ZigBee技术的室内被动定位追踪算法研究
发布时间：2019-09-20 19:48
【摘要】：对于隧道、陵墓这种需要长年累月监测是否有人或动物入侵的通道环境,被动的定位追踪算法是其首选算法；因为,ZigBee节点信号覆盖的网络环境中,通过目标对信号的影响,可以有效的对其定位并追踪它们的移动轨迹,针对于通道环境中入侵目标的定位和追踪,本文研究无线传感器网络中基于ZigBee技术的室内被动定位追踪算法。本文首先分析目标所处的位置对ZigBee节点信号的影响,使用了指数函数模型对目标离信号的距离与目标对信号的影响所产生的波动进行拟合。根据目标对信号的影响,本文设计并实现了基于CC2430节点的室内被动定位算法,使用概率模型对其结果进行优化。在被动定位算法和目标对射频信号影响的研究基础上,针对通道环境中对于目标追踪的实时性的需求,设计并实现了追踪算法。算法根据当前时刻信号值的变化和上一时刻目标的位置计算出当前时间片内相对于信号连线的移动子向量,通过子向量的合成获取目标每一刻的移动向量,从而追踪目标的移动轨迹。针对信号自身不稳定性所带来的误差问题,本文对追踪算法进一步优化。根据需要定位和追踪的入侵目标的特性,引入了马尔科夫链模型来对每个对应于信号连线的子向量进行优化,赋予了它们不同的权值,通过加权和的方式计算目标的移动轨迹。实验结果表明,基于ZigBee技术的室内定位追踪算法能够有效的定位追踪通道环境中入侵目标的移动轨迹,并保证了追踪的实时性。为了验证算法的性能,实验部分还与其他算法的追踪性能进行了比较。
【图文】：
逑ＺｉｇＢｅｅ路由器，能够将消息转发到其他设备，也可Ｗ当做终端节点用；ＺｉｇＢｅｅ终端设备，逡逑是执巧具体功能的设备。图３－１（ｂ）为实验环境，在通道的一边布置１０个信号发射节点，通逡逑道的另一边则布置１０个信号接收节点，作为网关的Ｚｉ距ｅｅ协调器节点通过仿真器与ＰＣ机逡逑相连，使得ＰＣ机可Ｗ通过串口工具向协调器节点发送命令；实验中，信号发射节点发送信逡逑号被信号接收节点所获取，接收节点将获取到的信号特征信息发送到协调器节点，之后存储逡逑到ＰＣ机上。逡逑ｆ邋＾逡逑（ａ）邋ＴＩ－ＣＣ２４３０节点逦化）模拟通道环境逡逑图３－１实验环境逡逑在本文中，实验中使用到的参数如下所示：逡逑？逦Ｎ：实验中信号接收Ｖｆ点或信巧发射结点的数量，接收节点和发射节点对称的布置逡逑在通道环境中，它们的数量是相等的。逡逑—ｈｉ邋－邋ｒｉＮ＿逡逑？逦Ｒ＝邋；逦？？？；：表示无干扰环境下信号接收器接收所有信号发射器发射的逡逑Ｔｎｉ邋…Ｉ＊ＮＮ．逡逑ＲＳＳ邋［值矩阵，其中元素ｒｉｋ巧示信号接收器ｋ从信巧发肘器ｉ巧收到的信号的ＲＳＳＩ值，逡逑ｉ邋＝邋ａ？
的一步转移过程。逡逑对于通道两边的信号接收器ｙｘ及发射器，本文中，将信号发射节点表示为信逡逑号接收节点表示为Ｒｉ，…，Ｒｋ，图３－２示意了节点布宜的效果：逡逑屖逦棘…Ｖ做逡逑（－２，０）逦阳邋ｒ0）逦（２．０）逡逑图３－２节点布进示意戙逡逑其中，实验逝道的宽为２ｍ，相邻节点间的距离也为２ｍ，对于任何的一个接收器忙点，逡逑它接收所有可Ｗ接收到的、信号发射节点发射的信号。当日标处在图３－２所示的网络中时，逡逑会对网络中节点间的信号产生衍射、散射、吸收或者反射等影响，本文研究目标处在不同位逡逑置时，对于不同节点信巧影响的情况，从而建立模}玻ü鈜绲氖荩范Ｏ值牟问义鲜姑纯桑子τ玫酵绲亩ㄎ恢小ｅ义希常澹郴冢遥樱樱傻闹肝撇杉桨稿义希常常澳勘甓裕遥樱樱傻母扇拍Ｐ湾义夏勘杲肓思嗫氐耐缡
本文编号：2538977
【图文】：
逑ＺｉｇＢｅｅ路由器，能够将消息转发到其他设备，也可Ｗ当做终端节点用；ＺｉｇＢｅｅ终端设备，逡逑是执巧具体功能的设备。图３－１（ｂ）为实验环境，在通道的一边布置１０个信号发射节点，通逡逑道的另一边则布置１０个信号接收节点，作为网关的Ｚｉ距ｅｅ协调器节点通过仿真器与ＰＣ机逡逑相连，使得ＰＣ机可Ｗ通过串口工具向协调器节点发送命令；实验中，信号发射节点发送信逡逑号被信号接收节点所获取，接收节点将获取到的信号特征信息发送到协调器节点，之后存储逡逑到ＰＣ机上。逡逑ｆ邋＾逡逑（ａ）邋ＴＩ－ＣＣ２４３０节点逦化）模拟通道环境逡逑图３－１实验环境逡逑在本文中，实验中使用到的参数如下所示：逡逑？逦Ｎ：实验中信号接收Ｖｆ点或信巧发射结点的数量，接收节点和发射节点对称的布置逡逑在通道环境中，它们的数量是相等的。逡逑—ｈｉ邋－邋ｒｉＮ＿逡逑？逦Ｒ＝邋；逦？？？；：表示无干扰环境下信号接收器接收所有信号发射器发射的逡逑Ｔｎｉ邋…Ｉ＊ＮＮ．逡逑ＲＳＳ邋［值矩阵，其中元素ｒｉｋ巧示信号接收器ｋ从信巧发肘器ｉ巧收到的信号的ＲＳＳＩ值，逡逑ｉ邋＝邋ａ？
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