基于信号差异的自适应分布式室内定位算法的研究

论文摘要

无线传感器网络是20世纪90年代发端的一项新兴技术,它综合传感器、嵌入式计算、通信、计算机等技术,通过无线通信实现自组织,分布式自治网络系统,已成为国内外IT领域的研究热点。以数据为中心的无线传感器网络只有把数据与位置信息分别对应上,才能达到信息世界到物理世界逆映射,实现信息与实体的交互。定位技术是无线传感器网络的关键支撑技术之一,对覆盖部署、拓扑控制、路由通信和目标跟踪等影响甚大,贯穿了无线传感器网络各个环节的技术研究,对无线传感器网络应用的有效性起着关键的作用。室内是与人类生活生产关系最密切的场合,室内位置服务存在大量应用需求。但室内信号影响因素多,特性复杂,室内定位技术是近年研究的难点和热点。本文针对室内信号复杂特性,查阅整理了室内无线传播特性相关文献,分析了多个典型系统设计思想和优缺点,在此基础上提出并设计了基于信号差异的自适应分布式室内定位算法。基于信号差异的自适应分布式室内定位算法,针对室内信号的复杂性,在节点的通信过程中分别建立了微型参考数据库和信号强度数据库,据此在各个信标节点计算信号差异值,并将差异值的函数作为系数利用质心算法对未知节点的位置坐标进行估算,该算法具有良好的分布式、自适应特性。通过大量实验,结果表明采用该算法能够在60m2定位区域内仅利用4个信标点实现平均误差1m,90%定位结果误差在1.5m以内的定位精度,且具备一定环境适应性。思路清晰、算法简单、精度较高、性能稳定,相信随着无线传感器网络的深入发展,必将不断推动该定位算法的广泛应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 无线传感器网络介绍
• 1.1 课题背景
• 1.2 室内定位研究的目的和意义
• 1.3 无线传感器网络发展概述
• 1.3.1 无线传感器网络的兴起
• 1.3.2 无线传感器网络的特点
• 1.3.3 无线传感器网络的发展现状
• 1.3.4 无线传感器网络的应用与前景
• 1.4 本文主要研究内容和结构
• 第二章 无线传感器网络定位研究的现状
• 2.1 引言
• 2.2 定位概述
• 2.3 定位的步骤
• 2.4 定位算法
• 2.4.1 算法的基础
• 2.4.2 算法的分类
• 2.4.3 算法介绍
• 2.5 常见的定位系统
• 2.5.1 Radar 系统
• 2.5.2 Motetrack 系统
• 2.5.3 Bayesian 系统
• 2.5.4 Ariadne 系统
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于信号差异的自适应分布式定位算法
• 3.1 引言
• 3.2 研究对象概述
• 3.2.1 室内无线信道特性
• 3.2.2 室内传播模型
• 3.3 算法要求
• 3.4 算法基础
• 3.4.1 信号差异值计算
• 3.4.2 加权质心算法
• 3.5 算法介绍
• 3.5.1 算法基本思想
• 3.5.2 算法描述
• 3.5.3 算法步骤
• 3.5.4 数据包流程
• 3.5.5 时间同步和容错机制
• 3.6 本章小结
• 第四章 实验系统设计和算法评估
• 4.1 引言
• 4.2 评估参数
• 4.3 系统设计
• 4.3.1 系统总体设计
• 4.3.2 系统的软硬件选择
• 4.3.3 系统的层次结构
• 4.4 算法性能
• 4.4.1 实验部署
• 4.4.2 参数选择
• 4.4.3 网络规模
• 4.4.4 环境适应性
• 4.4.5 性能
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历