發(fā)布時間：2017-08-16 14:37

  本文關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)AOA定位算法與三維移動路徑規(guī)劃方法研究

  更多相關(guān)文章： WSN 定位 AOA RSS 路徑規(guī)劃 移動信標(biāo)

【摘要】：近年來,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)在環(huán)境監(jiān)測與保護、目標(biāo)追蹤、軍事偵查等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在這些應(yīng)用中,位置都是最基本的上下文信息之一。由于WSN部署的節(jié)點具有隨機性、數(shù)量大、能量有限的特點,因此,大多數(shù)定位方法都是以提高定位精度和效率、降低定位成本和功耗為目的。本文的主要工作有兩個部分,第一部分是提出了一種基于RSS二次曲線擬合的AOA算法,改進(jìn)了該類定位算法的定位精度;第二部分是提出了一種航空信標(biāo)節(jié)點輔助三維定位移動路徑規(guī)劃方法,降低了該類定位方法的能量消耗,提高了系統(tǒng)的定位效率。許多無線定位應(yīng)用通過旋轉(zhuǎn)方向天線推測無線信號的到達(dá)角度(Angle Of Arrival,AOA)。但該類方法在稀疏抽樣和復(fù)雜環(huán)境中的定位精度不高。我們在方向天線波瓣曲線的還原實驗中發(fā)現(xiàn),最大接收信號強度(Received Signal Strength,RSS)附近的波瓣曲線與二次曲線近似。根據(jù)這一事實,本文提出了一種基于RSS二次曲線擬合的AOA定位算法。該算法利用最大RSS附近的數(shù)據(jù)擬合出二次曲線方程,通過曲線方程的最值點估測AOA。實驗結(jié)果表明:該算法能夠在稀疏抽樣和復(fù)雜環(huán)境中保持良好的定位精度;真實環(huán)境實驗的平均角度和定位誤差分別為2.5°和0.28m;相比RAL定位算法,其角度和定位精度均提高了70%。三維定位對于相當(dāng)多的WSN應(yīng)用非常重要但通常復(fù)雜度與成本較高,基于移動(航空)信標(biāo)輔助的三維定位是相對節(jié)約成本的一類方法。移動路徑規(guī)劃作為該方法的基礎(chǔ)問題,尋找最佳的移動路徑是其所面臨的挑戰(zhàn)。本文針對航空信標(biāo)輔助WSN三維定位,提出了一種三維移動路徑規(guī)劃方法。該方法只需在兩個平面上對三維部署區(qū)域進(jìn)行兩次相互獨立的二維掃描,是一種實現(xiàn)簡單,路徑長度短的規(guī)劃方法。3D SCAN、3D DOUBLE SCAN、3D HILBERT、3D CIRCLES、3D S-CURVES和3D LMAT是該方法的六種典型實現(xiàn)。各典型路徑的三維定位仿真實驗結(jié)果表明,基于該路徑規(guī)劃方法的三維移動路徑能夠滿足三維定位需要。
【關(guān)鍵詞】：WSN 定位 AOA RSS 路徑規(guī)劃 移動信標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1 課題研究背景和意義9-10
• 2 研究現(xiàn)狀和研究方法10-12
• 3 論文主要工作12-13
• 4 論文組織結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位原理15-29
• 1 定位方法的基本原理15-19
• 1.1 定位有關(guān)的概念與術(shù)語15
• 1.2 定位性能指標(biāo)分析15-17
• 1.3 節(jié)點位置的計算方法17-19
• 2 基于靜態(tài)信標(biāo)節(jié)點的定位方法19-25
• 2.1 基于測距的定位方法20-22
• 2.2 非測距的定位方法22-25
• 3 基于移動信標(biāo)節(jié)點的定位方法25-28
• 3.1 使用移動信標(biāo)節(jié)點的優(yōu)點25-26
• 3.2 基于測距的定位方法26-27
• 3.3 非測距的定位方法27
• 3.4 移動路徑規(guī)劃問題27-28
• 4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 基于RSS二次曲線擬合的AOA定位算法29-41
• 1 引言29-30
• 2 方向天線波瓣曲線的二次曲線近似30-32
• 2.1 理論波瓣曲線的二次近似30-31
• 2.2 實測波瓣曲線的二次曲線近似31-32
• 3 基于RSS二次無線擬合的ＡＯＡ定位算法描述32-35
• 3.1 AOA角度估測方法32-33
• 3.2 定位算法方法33-35
• 4 仿真實驗35-39
• 4.1 誤差分析35-37
• 4.2 仿真實驗的建立37
• 4.3 環(huán)境影響因子對定位精度的影響37-38
• 4.4 抽樣間隔角度對定位精度的影響38-39
• 5 真實環(huán)境實驗39-40
• 6 本章小節(jié)40-41
• 第四章 航空信標(biāo)節(jié)點輔助WSN三維定位的路徑規(guī)劃方法41-55
• 1 引言41-42
• 2 二維移動路徑規(guī)劃方法42-46
• 3 航空信標(biāo)三維移動路徑規(guī)劃方法46-49
• 3.1 基本思想46-47
• 3.2 典型實現(xiàn)路徑47-49
• 4 最小二乘三維定位算法49
• 5 仿真實驗建立49-50
• 5.1 RSS估測模型50
• 5.2 仿真參數(shù)50
• 6 結(jié)果與分析50-54
• 6.1 路徑分辨率對定位精度的影響51
• 6.2 Z坐標(biāo)對定位精度的影響51-52
• 6.3 環(huán)境噪聲對定位精度的影響52-53
• 6.4 虛擬信標(biāo)密度對定位精度的影響53-54
• 6.5 通信范圍比對定位精度的影響54
• 7 本章小節(jié)54-55
• 第五章 總結(jié)和展望55-57
• 1 總結(jié)55-56
• 2 展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-63
• 致謝63-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文65

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孟正大,王小忠;機器人無碰撞路徑規(guī)劃方法研究及實現(xiàn)[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年S1期

2 何利,趙臣,臧軍旗,桂許軍,崔煒;基于幾何學(xué)的路徑規(guī)劃方法[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2005年07期

3 吳峰光,奚宏生;一種新的基于切線的路徑規(guī)劃方法[J];機器人;2004年03期

4 謝貝貝;;移動機器人智能路徑規(guī)劃方法研究[J];福建電腦;2007年10期

5 岳明;鄧宗全;劉榮強;;球形機器人準(zhǔn)靜態(tài)學(xué)分析及其路徑規(guī)劃方法[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年05期

6 徐曉翔;李衛(wèi)國;王利利;陳瑩菲;;路徑規(guī)劃方法在高校創(chuàng)新實驗室的應(yīng)用[J];現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè);2013年03期

7 莊曉東,孟慶春,熊建設(shè),殷波,王漢萍;動態(tài)環(huán)境中基于增強式學(xué)習(xí)的路徑規(guī)劃方法[J];機器人;2001年S1期

8 趙蒼榮;鄭淼淼;;煤礦救援機器人的無線傳感定位和路徑規(guī)劃方法研究[J];礦山機械;2012年12期

9 唐良;方廷健;;基于改進(jìn)蟻群算法的路徑規(guī)劃方法[J];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報;2009年09期

10 杜宇上;;一種基于模糊邏輯的滾動窗口路徑規(guī)劃方法[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2010年13期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 邱雪娜;劉士榮;俞金壽;;完全遍歷路徑規(guī)劃方法及其在清潔機器人中的應(yīng)用[A];第二十三屆中國控制會議論文集（下冊）[C];2004年

2 烏萌;李艷;賀鵬;;基于北斗導(dǎo)航定位儀的路徑規(guī)劃方法研究[A];2008年船舶通信導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

3 邱廣宏;潘偉;程曉春;;基于多Agent資源配送的動態(tài)路徑規(guī)劃方法研究[A];全國自動化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會會議論文集（一）[C];2005年

4 朱磊;費敏銳;李佳駿;;Fira仿真足球機器人運動路徑規(guī)劃方法研究[A];2004中國機器人足球比賽暨學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 戴軍強;基于評分的路徑規(guī)劃[D];蘇州大學(xué);2015年

2 程遠(yuǎn)才;基于強化學(xué)習(xí)和QoS的遷移實例路徑規(guī)劃研究[D];山東大學(xué);2015年

3 陳燕生;考慮站點配置的公交車輛綜合路徑規(guī)劃方法[D];北京化工大學(xué);2015年

4 田曉亮;無人機路徑規(guī)劃方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

5 葉林銓;基于偽譜法的自主泊車路徑規(guī)劃方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

6 張筱;牙齒正畸路徑規(guī)劃方法研究及可視化開發(fā)[D];山東大學(xué);2016年

7 呂遠(yuǎn)陽;基于群體智能的虛擬人群路徑規(guī)劃方法研究[D];山東師范大學(xué);2016年

8 秦奇輝;城市環(huán)境下考慮實時與歷史交通信息的路徑規(guī)劃方法研究[D];天津理工大學(xué);2016年

9 劉馨雨;基于無線網(wǎng)絡(luò)的AGVS控制技術(shù)與路徑規(guī)劃方法研究[D];華東理工大學(xué);2016年

10 譚中華;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)AOA定位算法與三維移動路徑規(guī)劃方法研究[D];溫州大學(xué);2016年

，

本文編號：683848