本文關(guān)鍵詞：基于RSSI的室內(nèi)節(jié)點(diǎn)定位方法的研究與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 無線傳感網(wǎng)絡(luò) 室內(nèi)定位 接收信號強(qiáng)度指示 動態(tài)測距 三邊定位

【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)與智能終端的快速發(fā)展,基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)目標(biāo)定位具有廣泛的應(yīng)用需求,例如商場火災(zāi)中消防人員的移動軌跡定位等。基于接收信號強(qiáng)度指示(RSSI)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù),由于其成本低、功耗低、硬件要求低等優(yōu)勢,在室內(nèi)定位中應(yīng)用得比較廣泛。然而室內(nèi)環(huán)境復(fù)雜,節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率、長距離通信、突發(fā)干擾、環(huán)境因子等因素嚴(yán)重影響到RSSI值的測量,進(jìn)而影響到定位。因此如何抑制室內(nèi)環(huán)境因素的干擾,提高室內(nèi)定位的精度對基于RSSI的無線傳感網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位具有很大的意義。本文針對RSSI室內(nèi)定位中易受環(huán)境因素的影響,通過實(shí)驗(yàn)分析各個(gè)環(huán)境因素對RSSI特性的影響,提出解決的策略。通過節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)對點(diǎn)通信實(shí)驗(yàn),來獲取RSSI值隨距離的特性曲線,以此在節(jié)點(diǎn)布置時(shí)候確定節(jié)點(diǎn)間最長通信距離,從而減少長距離通信對RSSI測量的影響;通過節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的實(shí)驗(yàn),以此證明不同發(fā)射功率對一米處接收功率的影響;通過突發(fā)干擾下RSSI值的波動特性實(shí)驗(yàn),來證明突發(fā)干擾后RSSI恢復(fù)正常很快,以此利用濾波來剔除異常數(shù)據(jù),減少突發(fā)干擾對RSSI的影響;通過室內(nèi)不同區(qū)域環(huán)境因子的測試,來證明室內(nèi)環(huán)境因子的動態(tài)變化,以此利用最小區(qū)域動態(tài)環(huán)境因子來替代整個(gè)室內(nèi)固定環(huán)境因子,從而減少環(huán)境因子變化造成的RSSI測量誤差。本文在經(jīng)過各項(xiàng)環(huán)境因素實(shí)驗(yàn)的分析并提出相應(yīng)解決方案后,對最小區(qū)域動態(tài)測距模型進(jìn)行改進(jìn),提出了在不同發(fā)射功率情況下,節(jié)點(diǎn)的定位精度不變的測距模型,以此消除發(fā)射功率對RSSI測距的影響。改進(jìn)的方案通過matlab的仿真實(shí)驗(yàn)看出,其在不同發(fā)射功率下RSSI的測距定位精度改善巨大。為減少整個(gè)定位方案的運(yùn)算量,在RSSI值優(yōu)選濾波時(shí),對均值濾波算法進(jìn)行一定的改進(jìn),以達(dá)到高斯濾波在突發(fā)干擾情況下的濾波效果;在軟件實(shí)現(xiàn)上,為減少復(fù)雜公式的運(yùn)算量,例如指數(shù)公式,對復(fù)雜公式進(jìn)行了最小二乘直線擬合,并通過matlab仿真分析出分段擬合的效果。最后通過把相關(guān)算法寫入到TI公司的CC2430傳感節(jié)點(diǎn)中,以此分別來證明測距方案和三邊定位算法在室內(nèi)定位中的可行性。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感網(wǎng)絡(luò) 室內(nèi)定位 接收信號強(qiáng)度指示 動態(tài)測距 三邊定位
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)概述10
• 1.2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)10-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢11-13
• 1.3.1 定位技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 定位技術(shù)的研究趨勢12-13
• 1.4 課題研究的背景及意義13-14
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第2章 WSN節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)理論基礎(chǔ)16-30
• 2.1WSN節(jié)點(diǎn)定位16-17
• 2.1.1 WSN節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)中的相關(guān)術(shù)語16-17
• 2.1.2 WSN節(jié)點(diǎn)定位的基本原理17
• 2.2 測距技術(shù)及測距方法17-22
• 2.2.1 常用的測距技術(shù)17-19
• 2.2.2 常用的信號測距方法19-22
• 2.3 室內(nèi)定位算法22-28
• 2.3.1 定位算法的分類22-24
• 2.3.2 典型的節(jié)點(diǎn)定位算法24-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第3章 室內(nèi)RSSI值的特性分析30-41
• 3.1 RSSI值測量模型30-33
• 3.1.1 無線信號傳播的特點(diǎn)30-31
• 3.1.2 對數(shù)-正態(tài)常數(shù)模型31
• 3.1.3 影響RSSI值的參數(shù)31-33
• 3.2 不同環(huán)境下RSSI的分布區(qū)間特性33-36
• 3.2.1 室外操場上的RSSI的分布區(qū)間特性33-34
• 3.2.2 樓層走廊的RSSI分布區(qū)間特性34-35
• 3.2.3 室內(nèi)的RSSI分布區(qū)間特性35-36
• 3.3 室內(nèi)RSSI值的穩(wěn)定性分析36-40
• 3.3.1 RSSI隨采樣時(shí)間變化的穩(wěn)定性36-37
• 3.3.2 RSSI隨通信距離變化的穩(wěn)定性37-38
• 3.3.3 RSSI在突發(fā)干擾下的穩(wěn)定性38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于RSSI的室內(nèi)定位方法優(yōu)化41-53
• 4.1 RSSI對數(shù)-正態(tài)常數(shù)模型測距方法優(yōu)化41-45
• 4.1.1 對數(shù)-正態(tài)常數(shù)模型測距方法及問題分析41-42
• 4.1.2 對數(shù)-正態(tài)常數(shù)模型測距方法改進(jìn)42-43
• 4.1.3 RSSI值的優(yōu)選43-45
• 4.2 三邊定位算法分析及優(yōu)化45-47
• 4.2.1 三邊定位算法問題分析45-46
• 4.2.2 三邊定位算法優(yōu)化46-47
• 4.3 matlab仿真實(shí)驗(yàn)47-51
• 4.3.1 對數(shù)-正態(tài)常數(shù)模型測距仿真47-48
• 4.3.2 RSSI值的優(yōu)選仿真48-50
• 4.3.3 三邊定位算法的定位仿真50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-53
• 第5章 基于RSSI測距優(yōu)化的定位方法實(shí)現(xiàn)53-67
• 5.1 軟硬件平臺介紹53-56
• 5.1.1 CC2430/CC2431節(jié)點(diǎn)介紹53-54
• 5.1.2 Z-stack協(xié)議棧介紹54-56
• 5.2 RSSI測距定位優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)56-61
• 5.2.1 算法網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)56
• 5.2.2 通信私有協(xié)議幀格式56-58
• 5.2.3 復(fù)雜公式的簡化及實(shí)現(xiàn)58-60
• 5.2.4 算法軟件實(shí)現(xiàn)流程60-61
• 5.3 室內(nèi)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證61-66
• 5.3.1 RSSI測距方案驗(yàn)證61-64
• 5.3.2 三邊定位算法驗(yàn)證64-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 總結(jié)與展望67-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 致謝73-74
• 附錄A（攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文及參與的科研項(xiàng)目）74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：710721