【摘要】：隨著無線傳感網(wǎng)(Wireless sensor networks,WSN)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的定位需要,傳統(tǒng)的WSN技術(shù)在用于室內(nèi)定位時(shí),會(huì)受困于多徑干擾,為了解決這個(gè)問題,優(yōu)化室內(nèi)定位效果,本文通過對(duì)中外室內(nèi)定位技術(shù)現(xiàn)狀的深入研究,分析了室內(nèi)環(huán)境電磁波傳播損耗模型,慣性測(cè)量單元(Inertial Measurement Unit,IMU)在定位過程中的利弊,以及基于接收信號(hào)強(qiáng)弱指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)測(cè)量的位置信息的統(tǒng)計(jì)特性,設(shè)計(jì)了一種基于噪聲統(tǒng)計(jì)特性配置擴(kuò)展卡爾曼濾波器(Extended Kalman Filter,EKF)的方法,尤其是配置EKF的測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣。研究提出了一種針對(duì)室內(nèi)環(huán)境的擴(kuò)展卡爾曼濾波定位優(yōu)化算法(Location Optimization-Extended Kalman Filter,LO-EKF)。算法首先利用慣性測(cè)量單元對(duì)移動(dòng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的速度模量及方向進(jìn)行測(cè)量,用最小二乘算法(Least Squares,LS)估計(jì)移動(dòng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置信息,再融合二者測(cè)量值建立目標(biāo)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)模型。其次,根據(jù)室內(nèi)無線環(huán)境下的電磁波信道模型,以及速度和方向的IMU測(cè)量值的統(tǒng)計(jì)特性,設(shè)置符合室內(nèi)噪聲環(huán)境的測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣,以調(diào)整EKF性能。最后,通過經(jīng)測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣配置過的擴(kuò)展卡爾曼濾波器對(duì)初始狀態(tài)測(cè)量值進(jìn)行優(yōu)化處理,得出最終的目標(biāo)位置,并以該結(jié)果作為下一個(gè)時(shí)間點(diǎn)目標(biāo)位置的初始值進(jìn)行迭代估算,得出目標(biāo)軌跡。本文通過仿真分析,將LO-EKF算法與LS算法和標(biāo)準(zhǔn)EKF算法作對(duì)比。仿真結(jié)果表明,對(duì)比LS算法和標(biāo)準(zhǔn)EKF算法,LO-EKF算法在室內(nèi)定位中不僅保障了移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的短期定位精度,而且有效提高了長(zhǎng)期定位精度。此外,在一定程度上算法還提高了定位誤差的收斂速度。
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 0邋目標(biāo)節(jié)點(diǎn)逡逑圖２．１基于ＴＯＡ測(cè)距定位模型逡逑基于ＴＯＡ測(cè)距的三點(diǎn)定位算法的模型如圖２．１所示，，三個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)所畫圓逡逑形的公共區(qū)域即為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的位置。假設(shè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)數(shù)量為《，每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)與目逡逑標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的到達(dá)時(shí)間分別為纟，？２，．．．．．．人，則目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與相應(yīng)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離逡逑可計(jì)算得出：逡逑ｄｉ邋—邋ｃｔｊ邐（２．１）逡逑式（２．１）中，ｃ為無線電信號(hào)的傳輸速度，為第／個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)逡逑１０逡逑
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 其中，假設(shè)電磁波信號(hào)在空氣中傳播的速度為Ｘ，點(diǎn)和信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離是ｄ，則ｄ可通過計(jì)算獲得：逡逑位第二種方式不同于第一種的多信號(hào)測(cè)量方式，在這種種信號(hào)的收發(fā)裝置，本文默認(rèn)為電磁波信號(hào)。該種定位方式向兩個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)，在這兩個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)處接受該，再根據(jù)時(shí)間差計(jì)算目標(biāo)節(jié)點(diǎn)據(jù)兩個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離差，知的，因此可以得到一條以兩個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲節(jié)點(diǎn)可能的所在位置。一條雙曲線作為一組ＴＤＯＡ測(cè)量需再測(cè)額外一組測(cè)量值，即另外一條雙曲線，只有兩條雙節(jié)點(diǎn)所在位置，即雙曲線交點(diǎn)。當(dāng)然此種定位方式收發(fā)端圖２．３所示。逡逑
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN713

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉云;房飛翔;;基于LO-EKF算法對(duì)礦井人員定位跟蹤的優(yōu)化研究[J];云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2016年03期

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4 吳吉義;李文娟;黃劍平;章劍林;陳德人;;移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)研究綜述[J];中國(guó)科學(xué):信息科學(xué);2015年01期

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6 周成;黃高明;單鴻昌;高俊;;基于最大似然估計(jì)的TDOA/FDOA無源定位偏差補(bǔ)償算法[J];航空學(xué)報(bào);2015年03期

7 田勇;唐禎安;喻言;;室內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信道傳輸模型及統(tǒng)計(jì)分析[J];控制與決策;2014年06期

8 靳海英;馬志剛;;基于WIFI的礦用井下人員定位系統(tǒng)的研究[J];山西電子技術(shù);2013年06期

9 蔣佳佳;段發(fā)階;陳勁;常宗杰;;一種高精度的近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)混合源定位算法[J];天津大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)與工程技術(shù)版);2013年12期

10 羅雨;王永慶;羅海坤;馬遠(yuǎn)星;吳嗣亮;;基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的矢量跟蹤算法研究[J];電子與信息學(xué)報(bào);2013年06期

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3 李暉;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2007年

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2 馬剛;無需測(cè)距的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

3 肖鵬飛;無線傳感網(wǎng)絡(luò)中光纖水聽器的研究[D];華中科技大學(xué);2007年

4 黃清明;無線定位算法研究[D];山東大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2515636