短距离通信定位算法的优化及实现

发布时间：2017-09-08 04:25

  本文关键词：短距离通信定位算法的优化及实现

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【摘要】：随着科学技术的进步,人们对与位置相关的服务的需求与日俱增。同时人们也不再仅仅满足于室外定位服务,对于像机场大厅、体育馆、商场、仓库等室内环境的定位服务需求也与日俱增。但是目前基于卫星定位的全球定位系统(GPS)无法提供室内定位服务,而且室内定位还具有一定的复杂性。在此背景下,人们开始研究基于短距离通信技术的室内定位技术,并且提出了一些系统方案。Zig Bee作为一种低速率、低功耗、高可靠性和安全性的短距离通信技术,很适合用来设计低成本、低功耗、长工作时间、强自愈能力的室内定位系统。本文在对ZigBee技术及其相关定位算法分析的基础上,重点对LQI室内定位算法进行了研究,提出使用小波降噪的方法来解决LQI定位方式中接收到的LQI值因受到干扰而具有波动性的问题。为了得到适用于LQI消噪的最优小波降噪参数组合,实际测量了几组LQI数据,然后在Matlab软件平台上进行仿真实验,确定了一个用于LQI信号的小波降噪的最优参数组合。随后通过曲线拟合的方法得到了小波降噪处理后的LQI同距离之间的关系式,并进行了测距实验。最后为了验证加入小波降噪的LQI定位系统的定位效果,设计了一个室内定位系统实验模型进行了定位实验。从最终的定位结果可以看出,使用小波降噪的LQI室内定位系统具有较好的定位效果,能够满足一般的实际定位需求。
【关键词】：室内定位 ZigBee LQI 小波降噪
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景及意义8-9
• 1.2 短距离无线通信技术9-11
• 1.3 室内定位系统分类及研究现状11-12
• 1.3.1 室内定位系统分类11
• 1.3.2 室内定位系统的研究现状11-12
• 1.4 室内定位系统仍存在的问题12-13
• 1.5 本文的主要工作及章节安排13-14
• 第2章 ZigBee协议栈及网络结构14-24
• 2.1 ZigBee技术概述14-15
• 2.1.1 ZigBee技术发展14
• 2.1.2 ZigBee技术特点14-15
• 2.2 ZigBee协议栈15-20
• 2.2.1 物理层（PHY）16-17
• 2.2.2 介质访问控制层（MAC）17
• 2.2.3 网络层（NWK）17-18
• 2.2.4 应用层（APL）18-19
• 2.2.5 安全服务提供层（SSP）19-20
• 2.3 ZigBee各层帧结构20-21
• 2.4 ZigBee网络构成21-23
• 2.4.1 ZigBee网络设备类型21
• 2.4.2 ZigBee网络拓扑结构21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 ZigBee定位算法研究24-36
• 3.1 定位原理简介24
• 3.2 基于测距的定位算法24-27
• 3.2.1 接收信号强度指示（RSSI）24-25
• 3.2.2 到达时间（TOA）25
• 3.2.3 到达时间差（TDOA）25-26
• 3.2.4 到达角（AOA）26-27
• 3.2.5 链路质量指示（LQI）27
• 3.3 无需测距的定位算法27-31
• 3.3.1 几何质心算法27-28
• 3.3.2 APIT（Approximate PIT Test）算法28
• 3.3.3 DV-Hop算法28-30
• 3.3.4 指纹定位算法30-31
• 3.4 位置坐标计算方法31-34
• 3.4.1 三边定位法31-32
• 3.4.2 三角定位法32-33
• 3.4.3 极大似然估计法33-34
• 3.5 LQI定位算法34-35
• 3.5.1 LQI简介34
• 3.5.2 基于LQI的定位算法34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 小波降噪在LQI中的应用36-48
• 4.1 LQI预处理的意义及方法36-37
• 4.2 小波理论及其降噪介绍37-39
• 4.2.1 小波降噪原理38
• 4.2.2 小波降噪步骤38-39
• 4.3 LQI数据采集39-40
• 4.4 降噪参数的确定40-43
• 4.4.1 阈值及分解层数的确定40-42
• 4.4.2 小波函数的确定42-43
• 4.5 LQI测距及误差分析43-46
• 4.6 本章小结46-48
• 第5章 LQI定位系统设计及实现48-74
• 5.1 定位系统模型48
• 5.2 定位网络节点硬件48-52
• 5.2.1 ZigBee硬件平台介绍48-51
• 5.2.2 仿真器介绍51-52
• 5.3 定位网络节点软件设计52-60
• 5.3.1 软件开发环境52
• 5.3.2 各节点软件设计52-60
• 5.4 定位系统关键程序60-69
• 5.4.1 小波降噪C程序设计60-66
• 5.4.2 三边定位算法C程序设计66-69
• 5.5 定位实验及结果分析69-71
• 5.6 研究的应用意义71-72
• 5.7 本章小结72-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：811862