【摘要】：無線定位是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一,目前已被廣泛應(yīng)用到軍事、工業(yè)、交通和民生等諸多領(lǐng)域,隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛時代的到來,無線定位技術(shù)有著不可估量的應(yīng)用前景。相比于二維平面定位,三維定位能夠提供更準(zhǔn)確、更豐富的位置信息,但在定位精度、穩(wěn)定性和可用性方面存在技術(shù)挑戰(zhàn),包括通信距離估計非視距誤差、定位不確定性,定位結(jié)果可視化等關(guān)鍵問題。對三維定位技術(shù)開展研究,具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本論文充分調(diào)研分析國內(nèi)外三維定位技術(shù)研究現(xiàn)狀,深入開展三維定位算法及其不確定性傳播機理研究,在此基礎(chǔ)上設(shè)計并開發(fā)一套三維定位系統(tǒng),該系統(tǒng)以德國Nanotron公司生產(chǎn)的nanoTrack-V2.0開發(fā)套件為硬件平臺,定位軟件基于LabWindows/CVI工具獨立開發(fā),能夠?qū)崿F(xiàn)三維場景下的精確實時定位和形象定位效果展示。首先,本文對三維定位算法開展研究,針對通信距離估計非視距誤差問題,提出一種基于特征點的測量距離篩選方法,該方法作用于三維定位運算之前,采用一種投票評分機制實現(xiàn)對含有較大非視距誤差的測量距離的有效性篩選,從而改善距離估計非視距誤差對定位結(jié)果的負面影響,提高定位精度。仿真分析與實驗分析結(jié)果表明,該方法能夠?qū)⑵骄ㄎ痪忍岣?6.96%。然后,對三維定位過程進行不確定性分析,拓展應(yīng)用GUM(Guide to expression of Uncertainty in Measurement)法和MCM(Monte Carlo Method)法評估定位結(jié)果在三個坐標(biāo)維度上的不確定度分量,再以二范數(shù)形式將不確定度分量合成為不確定度。仿真分析與實驗分析結(jié)果表明,應(yīng)用GUM法與MCM法得到的不確定度的相對誤差保持在5%以內(nèi),驗證了兩種方法的準(zhǔn)確性和可行性。最后,基于以上理論研究成果,利用LabWindows/CVI工具開發(fā)了三維定位軟件,該軟件是三維定位系統(tǒng)的控制、計算和顯示中心,在復(fù)雜環(huán)境下的測試中,能夠得到精確的定位結(jié)果,并將定位結(jié)果及其不確定信息準(zhǔn)確、形象地展示在可視化界面中。本論文研究的創(chuàng)新成果及貢獻主要包括以下三點:(1)提出的測量距離篩選方法能夠顯著提高復(fù)雜環(huán)境下的定位精度,為解決無線定位領(lǐng)域內(nèi)的距離估計非視距誤差問題提供新思路。(2)將不確定度概念引入到三維定位領(lǐng)域,通過為定位結(jié)果附加不確定信息來反映其可信賴程度,為后續(xù)的決策、導(dǎo)航等提供重要的先驗知識。(3)開發(fā)的定位軟件具有形象的三維可視化界面,對其它定位軟件的設(shè)計和開發(fā)具有一定指導(dǎo)和參考價值。
【圖文】：

現(xiàn)狀；最后對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行總結(jié)和分析。線傳感器網(wǎng)絡(luò)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述傳感器網(wǎng)絡(luò)由一定數(shù)量的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成，是以無一個可以監(jiān)測目標(biāo)對象信息的局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1][7]。一般的無主要由控制中心、協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點和終端節(jié)點 4 個圖 1-1 所示[8]。其中，終端節(jié)點被安裝在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，用來對象的相關(guān)信息，并將信息以多跳的方式經(jīng)過路由節(jié)點和協(xié)制中心。在某些系統(tǒng)中，路由節(jié)點和終端節(jié)點可以扮演相點可以用來監(jiān)測信息，終端節(jié)點也可以用來路由信息[9]。協(xié)心與節(jié)點間的信息交互媒介，能夠?qū)⒔K端節(jié)點收集的監(jiān)測信，也可以把控制中心下發(fā)的控制指令發(fā)送給終端節(jié)點�？刂埔部梢允瞧渌悄茉O(shè)備，，用戶通過控制中心實現(xiàn)對整個無線控制和管理。

圖 1-2 論文組織結(jié)構(gòu)圖過程的不確定性分析。首先介位中不確定度所表達的意義。然一個不確定因子進行敏感度分析得到定位結(jié)果的不確定度。本的 GUM 和 MCM 不確定度評估驗對不確定度評估結(jié)果進行驗軟件開發(fā)部分。根據(jù)三維定位塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、定位算法，針對每一個模塊的工作原理逐一進行編寫。其中顯示模塊由，按照真實定位場景建模，定位總結(jié)課題研究中所取得的成果展望與設(shè)想。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP212.9;TN929.5;TP311.52

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李怡;;多無人機聯(lián)合三維定位中的目標(biāo)優(yōu)化識別[J];數(shù)字通信世界;2017年08期

2 李力;岳文

本文編號：2590796