无线传感器网络定位系统的开发

论文摘要

近年来,随着通信技术、微机电系统技术、传感技术和计算技术的发展,已经开发出低能耗、低成本和多功能的自组织无线传感器节点。在这样情况下,相应的无线传感器网络的应用就应运而生,并有望逐渐得到越来越大规模的应用。节点定位技术是无线传感器网络的主要支撑技术之一,节点自身的正确定位是提供监测事件位置信息的前提。只有在节点自身正确定位之后,才能确定传感器节点监测到的事件的具体位置。对于无线传感器网络的发展与应用而言,实用化的节点定位技术研究对于传感器网络技术性能提高和实用性保证有重要的理论意义和应用价值。本文围绕着项目组实际承担的国家“985”工程第二期重点实验平台的建设,对无线传感器网络室内定位技术展开了研究。本文主要研究内容如下：●第三章着重介绍了Range-free定位机制中具有代表性的算法的原理和特点,并对其分析比较；然后,论述了基于超声波的Range-based的TDOA定位方法。●第四章重点介绍现有的几种室内定位系统,并进行了分析比较。●第五章具体论述了国家985工程第二期重点实验平台的设计与实施。最后,利用基于超声波的TDOA技术实现了基于无线传感器网络的室内定位实验平台的建设,室内定位精度达到5cm。该成果为无线传感器网络中的其它课题,如路由协议、时间同步管理等的研究提供了前提理论基础。对无线传感器网络其它研究工作的开展具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与现状
• 1.2 无线传感器网络节点定位技术概述
• 1.2.1 节点定位的重要意义
• 1.2.2 节点定位概念及基本术语
• 1.2.3 节点定位技术的研究现状和技术难题
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 无线传感器网络定位技术
• 2.1 无线传感器网络定位算法分类
• 2.1.1 基于测距和非测距定位算法
• 2.1.2 集中式与分布式定位算法
• 2.1.3 紧耦合与松耦合定位算法
• 2.1.4 绝对与相对定位算法
• 2.2 无线传感器网络定位基本原理
• 2.2.1 节点间距离或角度的测量方法
• 2.2.2 节点定位的计算方式
• 2.3 定位算法的性能评价标准
• 2.4 现有定位算法
• 2.4.1 质心算法
• 2.4.2 凸规划算法
• 2.4.3 SPA算法
• 2.4.4 APS算法
• 2.4.5 APIT算法
• 2.4.6 MDS-MAP算法
• 2.5 现有定位算法的比较
• 第3章 基于RSSI的无线传感器网络定位技术
• 3.1 无线信号传播模型
• 3.1.1 信号传播经验模型
• 3.1.2 信号传播理论模型
• 3.2 基于RSSI的无线传感器网络定位系统概述
• 3.2.1 现有定位系统简介
• 3.2.2 SpotON定位系统
• 3.2.3 Calamari定位系统
• 3.3 小结
• 第4章 基于无线传感器网络的室内定位平台的实现环境
• 4.1 硬件环境
• 4.2 TINYOS系统与NESC语言
• 4.3 TOSSIM仿真软件和GDB调试工具
• 4.4 小结
• 第5章 基于无线传感器网络的室内定位平台
• 5.1 定位实验平台概述
• 5.1.1 信标与目标节点系统
• 5.1.2 PC演示系统
• 5.2 实验验证
• 5.3 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 硕士期间参与工程项目
• 致谢
• 个人简历