本文選題：無線傳感網(wǎng) + 三維定位�。� 參考：《蘭州交通大學》2015年碩士論文

【摘要】：近年來,無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network,WSN)在智能醫(yī)療監(jiān)護、環(huán)境監(jiān)控、軍事偵察等諸多領域發(fā)揮著越來越重要的作用。WSN在諸多領域的應用都需要對節(jié)點自身位置的定位,離開了位置信息,WSN感知的數(shù)據(jù)也就失去了意義。目前WSN定位技術的研究主要集中在二維平面,而現(xiàn)實環(huán)境中的傳感器節(jié)點基本都分布在三維場景中。因此,研究具有高精度、低成本、低能耗的無線傳感器網(wǎng)絡三維空間節(jié)點定位技術及求精方法已成為目前WSN研究最重要的方向之一。首先,本文綜述了無線傳感器網(wǎng)絡的研究背景、意義以及支撐WSN網(wǎng)絡的關鍵技術,同時對無線傳感器定位技術以及目前國內外發(fā)展現(xiàn)狀,特別是對目前定位技術中具有代表性的定位模型、算法進行了闡述。隨后介紹了定位技術的相關概念、性能指標及其分類。其次,定位技術的定位精度很大程度上取決于WSN網(wǎng)絡中錨節(jié)點密度的大小,而錨節(jié)點的多少直接決定網(wǎng)絡成本的高低。另外,國內外研究目前大多停留在二維層面,對三維空間下的定位技術研究還不充分。因此,本文對三維空間下基于移動錨節(jié)點輔助定位技術進行了學習后,提出改進算法:在三維場景下基于接收信號強度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)測距并利用移動錨節(jié)點輔助定位算法,同時,采用移動錨節(jié)點按照改進軌跡移動,不僅能夠實現(xiàn)三維定位,而且可以解決在固定錨節(jié)點較少環(huán)境下對未知節(jié)點的定位問題。再次,RSSI測距硬件要求低,定位精度較高,但RSSI測距需要依靠傳感器節(jié)點接收信號的強弱來實現(xiàn)定位,容易被環(huán)境等因素所干擾,導致由RSSI得出的位置信息存在著一定誤差,本文通過對RSSI測距的原理、影響因素、其改進算法ERSS的學習研究后,在ERSS算法的基礎上對RSSI值進行修正,對符合ERSS條件的RSSI值通過加權質心算法,再進行擴展卡爾曼濾波處理,實現(xiàn)對RSSI的優(yōu)選,從而提高定位精度。最后,通過Matlab搭建了一個能夠適用于多種算法的公共平臺,通過仿真驗證,本文改進方法與傳統(tǒng)定位方法相比,在定位精度、執(zhí)行時間、網(wǎng)絡覆蓋率等方面有了一定的提升。
[Abstract]:In recent years, Wireless Sensor Network (WSN) plays a more and more important role in many fields, such as intelligent medical monitoring, environmental monitoring, military reconnaissance and so on. Without location information, WSN-aware data is meaningless. At present, the research of WSN localization technology is mainly focused on the two-dimensional plane, and the sensor nodes in the real environment are basically distributed in the three-dimensional scene. Therefore, it has become one of the most important research directions of WSN to study the location technology and refinement method of wireless sensor networks with high precision, low cost and low energy consumption. First of all, this paper summarizes the research background, significance and key technologies supporting WSN. At the same time, the wireless sensor positioning technology and the current development situation at home and abroad are discussed. Especially, the typical localization model and algorithm are introduced. Then the concept, performance index and classification of positioning technology are introduced. Secondly, the location accuracy of location technology depends on the density of anchor nodes in WSN network to a large extent, and the number of anchor nodes directly determines the cost of the network. In addition, most of the research at home and abroad at present stay at the two-dimensional level, the positioning technology in three-dimensional space is not enough. Therefore, after studying the mobile anchor node aided location technology in 3D space, an improved algorithm is proposed: based on received signal strength indicator (RSSI) ranging in 3D scene and using mobile anchor node aided location algorithm. At the same time, moving anchor nodes can not only realize 3D positioning, but also solve the problem of locating unknown nodes in less fixed anchor nodes. Thirdly, the hardware requirement of RSSI ranging is low, and the positioning accuracy is high. However, RSSI ranging needs to rely on the strong or weak signal received by sensor nodes to realize location, which is easily interfered by environment and other factors, which leads to some errors in the location information obtained by RSSI. After studying the principle of RSSI ranging, the influencing factors and the improved algorithm ERSS, the RSSI value is modified on the basis of ERSS algorithm, and the RSSI value according to ERSS condition is modified by weighted centroid algorithm, and then the extended Kalman filter is used to deal with the RSSI value. To achieve the optimal selection of RSSI, thus improve the positioning accuracy. Finally, a common platform which can be applied to many algorithms is built by Matlab. Through simulation, the improved method is compared with the traditional localization method, and has a certain improvement in location accuracy, execution time, network coverage and so on.
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9

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本文編號：2066102