无线传感器网络节点室内定位技术研究

发布时间：2017-06-16 21:14

  本文关键词：无线传感器网络节点室内定位技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着无线通信技术的飞速发展,无线传感器网络领域的研究与应用也受到了越来越多的关注。其中网络节点的定位技术作为无线传感器网络技术的核心内容之一,已经成为了一大研究热门。本课题着重于研究基于RSSI测距的室内定位技术。利用RSSI测距会受到多个因素的影响,从而造成很大的测量误差。本文通过分析这种测距方法的特点,提出一种改进方案减小误差。首先我们经过分析得到造成RSSI测距误差的三个主要原因:硬件制作,测距模型误差和环境影响。硬件方面原因主要是由于电路板布局以及所用天线全向性所造成的发射信号强度方面的误差。本课题中主要通过传感器节点在四个方向进行测试取平均的方法减小这方面的干扰。测距模型方面采用线性回归分析来估计最优的模型参数。环境干扰方面应用高斯滤波方法滤除一些干扰较大的采样点,然后取平均值减小误差。在完成测距之后,本文还通过比较各定位算法特点,选用几何定位算法对盲节点进行定位。然后在该算法的基础上提出一种修正方法,并在两个不同场地进行实验,实验结果证明提出的修正方法可以有效地提高定位精度。另外,为了更好的实现人机交互,方便控制定位系统的工作状态和观察定位效果,本文还应用QT软件设计定位系统的上位机界面,可以直观地了解定位效果。在对静止物体定位的基础上,本文对移动目标实时追踪问题进行研究。本文根据移动目标运动的特点,选择卡尔曼滤波对定位结果进行处理,建立了基于卡尔曼滤波的模型,将此模型应用于测距及定位。此滤波方案在试验场地上进行了实验,得到了较好的实验结果。
【关键词】：室内定位 RSSI 几何定位算法 卡尔曼滤波
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstrcat5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9
• 1.2 研究现状9-11
• 1.3 室内无线定位技术分析11-13
• 1.4 本研究的主要内容13
• 1.5 论文结构安排13-15
• 第二章 无线传感器网络节点定位算法15-24
• 2.1 定位的基本原理15-19
• 2.1.1 距离测量法15-18
• 2.1.2 角度测量法18-19
• 2.2 几种典型的室内定位算法19-23
• 2.2.1 Hop-TERRAIN算法19-20
• 2.2.2 DV-Hop算法20-21
• 2.2.3 SPA算法21-22
• 2.2.4 AHLos算法22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 无线传感器节点几何定位及修正算法24-38
• 3.1 RSSI测距原理与优化24-29
• 3.1.1 RSSI测距原理24-25
• 3.1.2 RSSI数据优化25-28
• 3.1.3 RSSI测距误差分析28-29
• 3.2 几何定位算法基本原理29-30
• 3.3 几何定位算法与传统算法的比较30-31
• 3.4 几何定位修正算法31-33
• 3.5 卡尔曼滤波原理33-34
• 3.6 基于目标追踪的卡尔曼滤波模型34-37
• 3.6.1 卡尔曼滤波算法描述34-35
• 3.6.2 卡尔曼滤波模型建立35-36
• 3.6.3 卡尔曼滤波算法实现流程36-37
• 3.7 本章小结37-38
• 第四章 无线传感器节点定位系统设计38-51
• 4.1 定位系统方案设计38-39
• 4.2 IEEE802.15.4协议和ZigBee协议39-40
• 4.3 系统的硬件设计40-46
• 4.3.1 核心板电路设计40-45
• 4.3.2 底板电路设计45-46
• 4.4 系统的软件设计46-50
• 4.4.1 节点模块的程序设计46-48
• 4.4.2 上位机软件实现48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 无线传感器节点定位系统实验结果及分析51-58
• 5.1 定位系统实验验证51-56
• 5.1.1 测距模型参数确定51-53
• 5.1.2 几何定位修正算法实验53-55
• 5.1.3 目标追踪实验55-56
• 5.2 误差分析56-57
• 5.3 本章小节57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 6.1 总结58
• 6.2 未来工作展望58-60
• 参考文献60-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65-66
• 致谢66-67

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本文编号：456498