基于信号强度的无线传感器网络定位技术研究

论文摘要

作为21世纪最重要技术之一的无线传感器网络技术融合了微机电技术、传感器技术、无线通信技术、网络技术,已成为一种全新的数据采集和处理技术。然而由于无线传感器网络应用系统所采集的数据必须与节点自身的位置相捆绑才有意义,所以传感器节点定位已成为无线传感器网络应用的支撑技术之一。本文将无线传感器网络定位技术作为研究的主要内容。首先,本文在综合分析和比较国内外先进研究成果的基础上,介绍了无线传感器网络定位技术的研究背景及国内外研究现状,综述了无线传感器网络定位技术的相关理论知识,把基于信号强度的无线传感器网络定位技术作为本文研究的重点。其次,在分析现有定位算法优缺点的基础上,结合实际应用环境,提出了一种基于理论—经验值数据库的无线传感器网络定位方案。在环境简单、无障碍区域采用理论值数据库;在复杂、多障碍区域采用经验值数据库。详细描述了整个定位方案的流程。最后,设计了一个低功耗、高性价比的无线传感器网络定位系统,并把提出的定位方案运用在实际的应用系统中,得出了实验结论,并指出下一步应做的主要工作。本文提出的定位方案有效降低了射频信号多经、非视距等因素的影响,提高了定位精度,在实际应用中取得了良好的定位效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 无线传感器网络定位技术
• 1.1 基本术语、符号及缩略词
• 1.2 无线传感器网络结构
• 1.3 节点间距离（或角度）的测量方法
• 1.3.1 信号强度法（RSSI）
• 1.3.2 到达时间法（TOA）
• 1.3.3 到达时间差法（TDOA）
• 1.3.4 到达角度法（AOA）
• 1.4 节点位置计算和估计方法
• 1.4.1 三边测量法（Trilateration）
• 1.4.2 三角测量法（Triangulation）
• 1.4.3 射频连接法（RF Connectivity）
• 1.4.4 RSS信号图法（RSS Profile）
• 1.5 定位精度评价指标
• 1.6 无线传感器网络定位误差产生的主要原因
• 1.7 本章小结
• 第二章 基于RSSI的WSN定位技术分析
• 2.1 定位方案描述
• 2.2 建立理论-经验值数据库阶段
• 2.2.1 建立理论值数据库
• 2.2.2 建立经验值数据库
• 2.3 实时定位阶段
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于RSSI的WSN定位系统设计与实现
• 3.1 常用的评价WSN定位系统的指标
• 3.2 无线定位系统构成
• 3.3 定位系统运行流程
• 3.4 定位控制中心设计
• 3.5 位置测量系统设计
• 3.5.1 节点设计的指标
• 3.5.2 信标节点硬件设计
• 3.5.3 信标节点软件设计
• 3.5.4 汇聚节点设计
• 3.5.5 系统抗干扰设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 实验过程及结果分析
• 4.1 试验过程
• 4.2 试验结果及其分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 附录 主要元件引脚图
• 致谢