本文選題：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) + 被動(dòng)式目標(biāo)定位　； 參考：《西北大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks, WSN)與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)被譽(yù)為當(dāng)今支撐電子信息產(chǎn)業(yè)的三大技術(shù)支柱。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用于軍事、航空、環(huán)境、醫(yī)療、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。這些應(yīng)用領(lǐng)域及相關(guān)系統(tǒng)通常需要知道被監(jiān)控對(duì)象發(fā)生事件的具體位置,才能及時(shí)做出相應(yīng)提醒與決策。因此,研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)定位方法具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。當(dāng)前,國內(nèi)外研究者根據(jù)目標(biāo)是否攜帶可與節(jié)點(diǎn)通信的設(shè)備,將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的目標(biāo)定位方法劃分為兩類,即主動(dòng)式目標(biāo)定位和被動(dòng)式目標(biāo)定位。其中,由于被動(dòng)式目標(biāo)定位技術(shù)具備部署成本低、數(shù)據(jù)處理方便并且對(duì)視線和監(jiān)測(cè)視角要求不高等特點(diǎn),得到了廣泛的研究與應(yīng)用。在被動(dòng)式定位中,國內(nèi)外現(xiàn)有工作已經(jīng)取得了諸多顯著研究成果。然而,將其應(yīng)用于室外大規(guī)模場(chǎng)景時(shí),仍然面臨著諸多問題：(1)面對(duì)室外復(fù)雜不可控場(chǎng)景時(shí),信號(hào)強(qiáng)度(RSSI, Receive Signal Strength Indication)缺失不完備,這將導(dǎo)致目標(biāo)檢測(cè)及定位無法完成；(2)復(fù)雜環(huán)境下RSSI數(shù)據(jù)會(huì)隨時(shí)間遷移發(fā)生變化,這一現(xiàn)象將導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)與先驗(yàn)知識(shí)庫失配,影響定位精度；(3)當(dāng)不具備獲取任何先驗(yàn)知識(shí)的條件時(shí),如何利用目標(biāo)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)相關(guān)指標(biāo)的影響進(jìn)行定位,又如何保證定位精度；(4)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型復(fù)雜異構(gòu)時(shí),如何有效結(jié)合不同節(jié)點(diǎn)類型,達(dá)到較高的定位精度。因此,本文針對(duì)上述問題,開展了室外環(huán)境下被動(dòng)式目標(biāo)定位方法研究,為構(gòu)建更為有效的被動(dòng)式定位方法提供理論分析和技術(shù)支撐。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新性研究內(nèi)容如下：(1)提出一種基于雙層融合模型的被動(dòng)式檢測(cè)方法針對(duì)室外復(fù)雜不可控場(chǎng)景下RSSI數(shù)據(jù)缺失不完備的場(chǎng)景,本文通過研究RSSI時(shí)空相關(guān)特性,采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)了一種雙層融合模型。其中數(shù)據(jù)融合層解決目標(biāo)探測(cè)問題,決策融合層則解決目標(biāo)定位問題。在數(shù)據(jù)融合階段,本文將結(jié)合RSSI的局部穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)了均值滑動(dòng)檢測(cè)算法,彌補(bǔ)了數(shù)據(jù)稀缺這一被動(dòng)式定位中不可避免的問題；在決策融合階段,本文將利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò),彌補(bǔ)不同時(shí)間段RSSI的相異性導(dǎo)致檢測(cè)誤差大的問題。通過真實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證該方法可行性的,并對(duì)定位精度進(jìn)行了分析。(2)提出一種基于二次估計(jì)的被動(dòng)式定位方法針對(duì)野外復(fù)雜多變場(chǎng)景下RSSI數(shù)據(jù)隨時(shí)間遷移發(fā)生變化,導(dǎo)致觀測(cè)數(shù)據(jù)與先驗(yàn)知識(shí)庫失配發(fā)生較大定位誤差這一問題,本文提出一種基于二次估計(jì)的被動(dòng)式定位方法。在定位階段,本文通過空間獨(dú)立估計(jì),完成對(duì)于目標(biāo)的第一次定位；再通過時(shí)間均值與位置均值相結(jié)合的二次位置估計(jì),將錯(cuò)誤位置剔除,對(duì)目標(biāo)的估計(jì)位置進(jìn)行插值擬合,從而提高定位精度,解決了RSSI隨時(shí)間遷移變化的問題。本文通過兩組真實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該方法的有效性。(3)提出一種基于鏈路感知自適應(yīng)被動(dòng)式定位方法針對(duì)無法獲取先驗(yàn)知識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景,本文通過深入分析無線信號(hào)空間傳輸模型,繞射模型及散射模型,提出一種新的鏈路感知自適應(yīng)被動(dòng)式定位方法,同時(shí)討論目標(biāo)可定位性問題,設(shè)計(jì)單位定位區(qū)域,確保目標(biāo)在監(jiān)測(cè)區(qū)可被定位且定位唯一。該方法在不增加數(shù)據(jù)類型的前提下,擴(kuò)大了監(jiān)控區(qū)域,同時(shí)保證了目標(biāo)可被定位且定位的唯一性。本文通過仿真及真實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn),證明了該方法對(duì)于目標(biāo)定位的可行性及在定位精度方面的優(yōu)越性。(4)提出一種基于異構(gòu)數(shù)據(jù)源相互協(xié)同的被動(dòng)式定位方法針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中具有異構(gòu)數(shù)據(jù)源的場(chǎng)景,本文采用了信號(hào)強(qiáng)度和紅外測(cè)距相結(jié)合的手段,對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào),完成目標(biāo)被動(dòng)式定位。利用動(dòng)態(tài)貝葉斯圖,協(xié)調(diào)信號(hào)強(qiáng)度和紅外測(cè)距兩種方法的適用特點(diǎn),推導(dǎo)出適用于大規(guī)模室外被動(dòng)式定位模型,同時(shí)通過粒子濾波方法,提高異構(gòu)數(shù)據(jù)協(xié)同被動(dòng)式定位方法的定位精度。仿真結(jié)果表明,異構(gòu)數(shù)據(jù)協(xié)同定位方法能夠完成被動(dòng)式定位要求,與其他定位方法相比,定位精度有所提升。
[Abstract]:Wireless Sensor Networks ( WSN ) is widely used in military , aviation , environment , medical , home , industrial , commercial , etc . With the development of information technology , the wireless sensor network is widely used in military , aviation , environment , medical , home , industrial , commercial and other fields .
( 2 ) The RSSI data in complex environment changes with time migration , which will lead to the mismatch of observed data with a priori knowledge base , which can affect the positioning accuracy ;
( 3 ) how to utilize the influence of the target to the network related indexes when there is no condition for obtaining any prior knowledge , and how to ensure the positioning accuracy ;
( 4 ) When the network node type is complicated and heterogeneous , how to effectively combine different node types and achieve higher positioning accuracy . In this paper , the passive target positioning method based on double - layer fusion model is studied to provide theoretical analysis and technical support for the construction of more effective passive positioning method .
This paper proposes a passive location method based on quadratic estimation .
This paper presents a new adaptive passive positioning method based on link - aware adaptive passive location method , which is based on the combination of signal strength and infrared distance measurement .

【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 辛云宏,楊萬海;基于偽線性卡爾曼濾波的兩站紅外無源定位及跟蹤技術(shù)[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2004年04期

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本文編號(hào)：1750076