本文選題：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)　切入點(diǎn)：BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　出處：《南京郵電大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)可以被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境生態(tài)監(jiān)測、智能家居、目標(biāo)跟蹤等領(lǐng)域中,有效而準(zhǔn)確地定位傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)于幫助它們完成各項(xiàng)工作是至關(guān)重要的。本文重點(diǎn)研究非視距(NLOS)環(huán)境下基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和壓縮感知(CS)的WSN節(jié)點(diǎn)定位:(1)介紹了WSN節(jié)點(diǎn)定位的基礎(chǔ)知識(shí)、節(jié)點(diǎn)位置基本的計(jì)算方法和定位性能的評(píng)價(jià)指標(biāo),研究了幾個(gè)比較經(jīng)典的基于測距的和基于非測距的定位算法,重點(diǎn)闡述了本文應(yīng)用的基于測距的RSSI算法和TDOA算法的原理。(2)針對(duì)WSN節(jié)點(diǎn)定位中存在NLOS的問題,結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的抗噪聲能力、良好的數(shù)據(jù)逼近能力以及能并行處理數(shù)據(jù)的特點(diǎn),提出了利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化NLOS環(huán)境下WSN節(jié)點(diǎn)定位的方法。首先分析了誤差的來源,然后合理地選擇訓(xùn)練算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),提高了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂速度,最后用可靠節(jié)點(diǎn)對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,并且利用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)未知節(jié)點(diǎn)的定位。仿真結(jié)果表明,該方法能夠有效地抑制NLOS誤差,定位精度優(yōu)于傳統(tǒng)的Taylor算法和Chan算法。(3)針對(duì)WSN節(jié)點(diǎn)定位中存在的功耗大、定位算法復(fù)雜的問題,提出了CS和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合進(jìn)行WSN節(jié)點(diǎn)定位的方法。首先利用壓縮感知進(jìn)行初始定位,確定網(wǎng)格中是否存在節(jié)點(diǎn),如果存在,則應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)修正測量誤差,然后使用三邊測量法計(jì)算出未知節(jié)點(diǎn)的具體位置。本算法可以同時(shí)進(jìn)行多目標(biāo)定位,克服了傳統(tǒng)的壓縮感知方法只能在網(wǎng)格中心進(jìn)行定位的缺點(diǎn),降低了RSSI定位帶來的較大的誤差,同時(shí)大大減小了需要上傳的數(shù)據(jù)量,在降低功耗的同時(shí)提高了定位精度,可以適用于條件惡劣的室外環(huán)境。
[Abstract]:WSNs can be widely used in agriculture, ecological monitoring, smart home, target tracking and so on. It is very important to locate sensor nodes effectively and accurately in order to help them accomplish all kinds of work. In this paper, we focus on the study of WSN node positioning: 1) based on BP neural network and compression sensing (CSS) in the environment of non-line-of-sight (NLOS). The introduction of WSN section is given. The basic knowledge of Point-Positioning, The basic calculation method of node location and the evaluation index of location performance are studied, and several classical localization algorithms based on ranging and non-ranging are studied. The principle of RSSI algorithm based on ranging and the principle of TDOA algorithm applied in this paper is emphasized. Aiming at the problem of NLOS in WSN node location, the BP neural network has strong anti-noise ability. The method of optimizing the location of WSN nodes in NLOS environment using BP neural network is put forward. The source of errors is analyzed firstly, and then the training algorithm and neural network structure are reasonably selected. The convergence speed of BP neural network is improved. Finally, the reliable nodes are used to train the neural network, and the trained neural network is used to locate the unknown nodes. The simulation results show that the proposed method can effectively suppress the NLOS error. The localization accuracy is better than the traditional Taylor algorithm and Chan algorithm. This paper presents a method of WSN node localization based on CS and BP neural network. Firstly, the initial localization is made by compression perception, and if there are nodes in the grid, the measurement error is corrected by BP neural network. Then the location of unknown nodes can be calculated by means of trilateral measurement. This algorithm can locate multiple targets simultaneously, which overcomes the disadvantage that traditional compression sensing can only locate in the center of the grid. The large error caused by RSSI positioning is reduced, and the amount of data needed to be uploaded is greatly reduced, and the positioning accuracy is improved while the power consumption is reduced, which can be applied to the outdoor environment with poor conditions.
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5

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本文編號(hào)：1564540