本文關(guān)鍵詞：基于TDOA的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位關(guān)鍵算法研究

  更多相關(guān)文章： 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 到達(dá)時(shí)間差定位 非視距傳播 卡爾曼濾波 牛頓迭代 無(wú)跡卡爾曼 均方根誤差

【摘要】：到達(dá)時(shí)間差定位技術(shù)是以無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的目標(biāo)監(jiān)控應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和研究熱點(diǎn)。在傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中,到達(dá)時(shí)間差定位算法已經(jīng)積累了較多的研究成果。近年來(lái),隨著定位更高精度的要求,現(xiàn)有的到達(dá)時(shí)間差定位方法已不能有效適用,這就迫切需要我們?cè)O(shè)計(jì)出一系列新的定位優(yōu)化方法。對(duì)此,本文圍繞著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中到達(dá)時(shí)間差定位模型的定位算法問(wèn)題,提出了新的改進(jìn)算法,并給出性能分析及仿真結(jié)果。首先,介紹了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念與基本理論,并給出了到達(dá)時(shí)間差定位模型,其基本原理是雙曲線方程組。其次,本文針對(duì)存在非視距傳播的WSN網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)定位,提出了一種基于卡爾曼濾波的增益修正算法。該算法根據(jù)測(cè)量值丟棄法丟棄一些測(cè)量誤差較大的到達(dá)時(shí)間差測(cè)量值,然后通過(guò)對(duì)新息值的分析,對(duì)濾波增益進(jìn)行修正,讓測(cè)量誤差值在可控的范圍內(nèi)。通過(guò)Matlab仿真結(jié)果表明：在非視距傳播的情況下,該算法可以快速減弱無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的達(dá)到時(shí)間差定位的估計(jì)誤差,有效提高定位精度。再次,針對(duì)迭代算法的精度依賴(lài)于目標(biāo)函數(shù)的非線性程度和迭代初始值的問(wèn)題,進(jìn)一步提出了一種改進(jìn)的牛頓迭代算法。該方法對(duì)海森矩陣進(jìn)行非正定修正,使每次搜索在方向上更接近極值點(diǎn),然后用三次插值法引入步長(zhǎng)因子,使每次搜索在速度上更靠近極值點(diǎn),最后再對(duì)多重根的點(diǎn)進(jìn)行修正,使牛頓迭代在多重根點(diǎn)處的收斂速度提高。通過(guò)Matlab仿真工具驗(yàn)證算法的有效性,仿真結(jié)果表明：該方法進(jìn)一步提高了迭代算法的速度與精度。最后,針對(duì)在模型不準(zhǔn)確或狀態(tài)發(fā)生突變的情況下魯棒性不佳的問(wèn)題,本文提出了一種修正的無(wú)跡卡爾曼算法。該算法采用假設(shè)檢驗(yàn)的方法對(duì)系統(tǒng)異常狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),引入多重漸消因子對(duì)狀態(tài)異常進(jìn)行修正,然后在迭代過(guò)程中對(duì)濾波增益進(jìn)行修正,使所有測(cè)量誤差和迭代積累誤差在可控范圍內(nèi)。通過(guò)Matlab仿真驗(yàn)證該算法的性能,仿真結(jié)果表明：該方法不僅能在狀態(tài)異常時(shí)較好地進(jìn)行定位,而且可以提高整體定位的精度。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 到達(dá)時(shí)間差定位 非視距傳播 卡爾曼濾波 牛頓迭代 無(wú)跡卡爾曼 均方根誤差
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 WSN體系結(jié)構(gòu)12-15
• 1.2.1 WSN系統(tǒng)構(gòu)架12-13
• 1.2.2 傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2.3 WSN體系結(jié)構(gòu)14-15
• 1.3 WSN網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)15-16
• 1.4 WSN研究背景和發(fā)展歷程16-17
• 1.5 WSN定位技術(shù)研究17-21
• 1.5.1 WSN定位研究意義17-19
• 1.5.2 WSN定位研究現(xiàn)狀19-21
• 1.6 主要工作及內(nèi)容安排21-24
• 第二章 WSN定位技術(shù)研究24-40
• 2.1 引言24
• 2.2 定位問(wèn)題提出24-25
• 2.3 WSN定位算法25-37
• 2.3.1 基于測(cè)距的定位算法26-31
• 2.3.2 基于非測(cè)距的定位算法31-34
• 2.3.3 位置計(jì)算數(shù)學(xué)方法34-37
• 2.4 定位算法性能評(píng)價(jià)指標(biāo)37-38
• 2.5 本章小結(jié)38-40
• 第三章 基于TDOA的增益修正卡爾曼濾波算法40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 TDOA定位模型40-42
• 3.3 TDOA定位求解算法42-47
• 3.3.1 CHAN算法42-44
• 3.3.2 Taylor算法44-45
• 3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼算法45-46
• 3.3.4 測(cè)量值丟棄法46
• 3.3.5 增益修正46-47
• 3.4 算法仿真與分析47-51
• 3.4.1 CHAN算法仿真48-49
• 3.4.2 Taylor、標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼法、測(cè)量值丟棄法和增益修正算法仿真49-51
• 3.5 本章小結(jié)51-52
• 第四章 基于牛頓迭代的TDOA定位算法52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 牛頓迭代算法52-54
• 4.3 改進(jìn)的牛頓迭代法算法54-57
• 4.3.1 修正海森矩陣54-55
• 4.3.2 引入步長(zhǎng)因子55-56
• 4.3.3 重根值改進(jìn)56-57
• 4.4 算法描述57
• 4.5 算法仿真與性能分析57-59
• 4.6 本章小結(jié)59-62
• 第五章 基于修正的UKF時(shí)差定位算法62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 無(wú)跡卡爾曼濾波UKF62-66
• 5.2.1 UT變換63-64
• 5.2.2 UKF算法過(guò)程64-66
• 5.3 基于TDOA模型的UKF算法66-67
• 5.4 修正UKF算法67-69
• 5.4.1 修正增益67-68
• 5.4.2 引入多重漸消因子68-69
• 5.5 修正UKF算法實(shí)現(xiàn)69
• 5.6 仿真實(shí)驗(yàn)及分析69-73
• 5.7 本章小結(jié)73-74
• 第六章 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 論文總結(jié)74-75
• 6.2 研究展望75-76
• 致謝76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 附錄A(攻讀碩士期間的學(xué)術(shù)成果)84

【相似文獻(xiàn)】

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1 吳開(kāi)興;張榮華;;基于信息分組的TDOA安全定位算法[J];河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

2 王鵬;雷斌;張洪順;魏勇;;TDOA定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];中國(guó)無(wú)線電;2013年01期

3 孫志國(guó),孫甲琦,郭黎利;復(fù)合系統(tǒng)SPECCORR-TDOA估計(jì)模型抗干擾性能的研究[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2003年06期

4 張毅,羅元,汪紀(jì)鋒,程時(shí)昕;基于蜂窩與同步衛(wèi)星TDOA定位的比較研究[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2004年01期

5 李一兵;伊立峰;葉方;;通信測(cè)距復(fù)合系統(tǒng)中TDOA估計(jì)方法的研究[J];黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

6 曹學(xué)斌;趙雙杰;郭向科;金鳳杰;;基于TDOA方法的聲被動(dòng)目標(biāo)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào);2006年S6期

7 王洪濤;王洪梅;馬啟明;;一種基于抗差估計(jì)的TDOA無(wú)線定位方法[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2008年04期

8 丁學(xué)文;龔曉峰;武瑞娟;;TDOA測(cè)向定位相關(guān)算法的研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年01期

9 金亮;許銳;;區(qū)域性TDOA監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J];郵電設(shè)計(jì)技術(shù);2009年05期

10 朱偉強(qiáng);束鋒;陸錦輝;馬琴;黃培康;;基于TDOA/FDOA不相關(guān)估計(jì)的選擇融合定位方法[J];宇航學(xué)報(bào);2010年08期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 龔福春;李文元;聶少濤;;基于3G網(wǎng)TDOA定位的中頻誤差分析[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2008年

2 李莉;鄧平;劉林;范平志;;基于TDOA技術(shù)的蜂窩定位系統(tǒng)性能分析[A];四川省通信學(xué)會(huì)2001年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2001年

3 Xin Xu;Wenjie Chen;Mingjun Jiang;;Multi-target Passive Location Based on the Algorithm of TDOA-Camberra[A];第25屆中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

4 楊晟;朱詩(shī)兵;喬熔巖;;移動(dòng)節(jié)點(diǎn)非同步TDOA二維測(cè)距解析定位[A];全國(guó)第三屆信號(hào)和智能信息處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會(huì)專(zhuān)刊[C];2009年

5 ;Source Localization Using TDOA Measurements with Sensor Location Uncertainty[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)控制理論專(zhuān)業(yè)委員會(huì)A卷[C];2011年

6 龔福春;李文元;聶少濤;;基于TDOA的3G通信網(wǎng)移動(dòng)終端定位技術(shù)[A];2007北京地區(qū)高校研究生學(xué)術(shù)交流會(huì)通信與信息技術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2008年

7 張寬;趙海;朱劍;李大舟;;基于TDOA的超聲波測(cè)距系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];第八屆沈陽(yáng)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

8 Siqi Yu;Chenglin Cai;Xiaohui Li;Simin Li;Kequn Deng;;Passive Location of Emitter Source in Low Orbit Dual-satellites System[A];第四屆中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會(huì)論文集-S1 北斗/GNSS導(dǎo)航應(yīng)用[C];2013年

9 陳新華;楊秀庭;;運(yùn)動(dòng)目標(biāo)TDOA估計(jì)的實(shí)現(xiàn)[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2005年青年學(xué)術(shù)會(huì)議[CYCA'05]論文集[C];2005年

10 張保峰;韓燕;張日華;;一種基于TDOA的三維空間無(wú)線定位算法[A];2007年中國(guó)通信學(xué)會(huì)“移動(dòng)增值業(yè)務(wù)與應(yīng)用”學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 毛永毅;無(wú)線通信系統(tǒng)定位技術(shù)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（國(guó)家授時(shí)中心）;2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 杜天旭;基于聲信號(hào)到達(dá)時(shí)間差的被動(dòng)式目標(biāo)定位算法與系統(tǒng)研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 蘇清法;基于TDOA的無(wú)線局域網(wǎng)定位系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];華僑大學(xué);2015年

3 李元琪;OFDM系統(tǒng)中TDOA估計(jì)技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

4 張陽(yáng);短波信號(hào)TDOA估計(jì)與目標(biāo)定位算法研究[D];大連理工大學(xué);2015年

5 趙海霞;基于TDOA和TOA的定位技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

6 王正;基于TDOA的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

7 劉星艷;廣義相關(guān)時(shí)延估計(jì)在無(wú)源時(shí)差定位（TDOA）中的研究與應(yīng)用[D];蘭州交通大學(xué);2015年

8 王寶全;基于TDOA參數(shù)估計(jì)的LTE定位技術(shù)研究[D];南京郵電大學(xué);2015年

9 尹會(huì)明;嵌入式信息采集系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D];北京郵電大學(xué);2013年

10 劉戀;基于TDOA的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位關(guān)鍵算法研究[D];昆明理工大學(xué);2016年

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