本文關鍵詞：農田環(huán)境無線傳感器網絡定位技術研究與實現，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無線傳感器網絡是當前國內外備受關注的熱點研究領域之一,它能夠實時監(jiān)測和采集網絡分布區(qū)域的各種監(jiān)測對象的信息,具有廣闊的應用前景。位置信息作為無線傳感器網絡應用一個基本的需求,是無線傳感器網絡廣泛應用的前提。農業(yè)環(huán)境是無線傳感器網絡的重要應用領域,農業(yè)環(huán)境無線傳感器網絡定位技術研究對該技術在農業(yè)環(huán)境應用意義重大,有必要進行深入研究。本文以麥田環(huán)境為應用背景,在分析當前定位技術發(fā)展現狀的基礎上,研究了基于測距的無線傳感器網絡定位技術,重點從無線信號傳播模型和定位算法兩方面進行了探索,同時以ZigBee網絡為平臺驗證了該算法在麥田環(huán)境的可行性,具體工作和成果如下:(1)分別基于測距和非測距的分類方法介紹了當前幾種常見的定位技術的基本原理和適用場景。測距定位技術方面,分別介紹了基于TOA、TDOA、AOA和RSSI的測距方法,然后介紹了三邊定位法、多邊極大似然估計法和角度測量法三種基于測距的定位機制。簡要介紹了幾種典型基于非測距的定位技術的基本原理。在充分介紹各種定位算法特點的基礎上,對比分析了各種定位技術的優(yōu)勢及局限性。(2)為探索無線傳感器網絡信號傳播規(guī)律,基于CC2530EM構建的ZigBee網絡節(jié)點在麥田進行了2.4 GHz無線信道路徑損耗測試,在分析信道路徑損耗變化趨勢的基礎上,分別對比分析了采用自由空間模型、雙射線模型、單折線和雙折線對數距離模型四種路徑損耗模型的建模結果。結果表明,自由空間模型和雙射線模型不適用于該環(huán)境下建模,單折線和雙折線對數距離模型適用于麥田環(huán)境2.4 GHz無線信道路徑損耗建模。(3)基于多種無線信道路徑損耗模型對比分析及定位需求,確定了單折線對數距離模型作為信道路徑損耗模型,并確定了最優(yōu)天線高度及信號發(fā)射功率�；谠撃Ｐ�,提出三邊定位法和質心定位法相結合的新型三邊-質心定位算法,并給出了算法流程與具體計算方法與參數。通過MATLAB進行了算法仿真分析,得到了仿真結果。結果表明,與傳統(tǒng)三邊定位法和質心定位法相比,該算法能夠得到更小的定位誤差。(4)基于CC2530EM硬件平臺,將本文提出的三邊-質心定位方法與ZigBee協議棧相結合進行定位算法開發(fā),并開發(fā)了相應的上位機定位軟件,以圖形界面顯示定位結果,在實際麥田環(huán)境組建ZigBee網絡進行了驗證實驗。實驗結果表明,該算法能夠實現未知節(jié)點實時定位,算法具有較高的穩(wěn)定性和準確性,同時該平臺也能穩(wěn)定運行。
【關鍵詞】：無線傳感器網絡 節(jié)點定位 無線信號路徑損耗模型 農田環(huán)境
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S126;TN929.5;TP212.9
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外研究現狀12-13
• 1.3 研究內容13-14
• 1.4 技術路線14
• 1.5 論文組織結構14-16
• 第二章 無線傳感器網絡定位技術16-28
• 2.1 無線傳感器網絡概述16-18
• 2.1.1 傳感器網絡節(jié)點和網絡體系結構16-17
• 2.1.2 無線傳感器網絡的主要特點17-18
• 2.2 節(jié)點定位技術的基本概念及分類18-22
• 2.2.1 定位技術基本術語18-19
• 2.2.2 定位性能的評價指標19-20
• 2.2.3 基本定位算法分類20-22
• 2.3 基于測距的定位技術分析22-25
• 2.3.1 典型測距方法的基本原理22-23
• 2.3.2 基于測距的典型定位機制23-25
• 2.4 基于非測距的定位技術分析25-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第三章 麥田環(huán)境無線信道路徑損耗建模28-43
• 3.1 無線信道傳播試驗28-29
• 3.1.1 試驗裝置與所需材料28
• 3.1.2 試驗環(huán)境28
• 3.1.3 試驗方法28-29
• 3.2 信道路徑損耗變化趨勢分析29-31
• 3.3 信道路徑損耗建模分析31-42
• 3.3.1 基于自由空間模型的路徑損耗分析32-33
• 3.3.2 基于雙射線模型的路徑損耗分析33-34
• 3.3.3 基于單折線對數距離模型的路徑損耗回歸分析34-36
• 3.3.4 基于雙折線對數距離模型的路徑損耗回歸分析36-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第四章 基于RSSI測距的三邊-質心定位算法43-52
• 4.1 節(jié)點間距計算43-44
• 4.1.1 無線信號傳播模型選擇43
• 4.1.2 節(jié)點間距計算公式43-44
• 4.2 節(jié)點坐標計算方法44-46
• 4.3 算法流程46
• 4.4 算法驗證實驗及結果分析46-51
• 4.4.1 實驗場地設置46-47
• 4.4.2 定位結果及分析47-51
• 4.5 本章小結51-52
• 第五章 定位平臺實現與驗證52-58
• 5.1 整體系統(tǒng)方案52
• 5.2 硬件平臺52-54
• 5.3 軟件平臺54-56
• 5.3.1 工作流程54-55
• 5.3.2 功能與界面55-56
• 5.4 平臺驗證56-57
• 5.5 本章小結57-58
• 第六章 結論和展望58-60
• 6.1 結論58
• 6.2 創(chuàng)新點58-59
• 6.3 展望59-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-64
• 作者簡介64

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前3條

1 李東岳;王英龍;魏諾;劉穎慧;于偉;郭強;;信號強度和運動向量結合的無線傳感器網絡移動節(jié)點定位[J];電子學報;2010年S1期

2 陳維克;李文鋒;首珩;袁兵;;基于RSSI的無線傳感器網絡加權質心定位算法[J];武漢理工大學學報(交通科學與工程版);2006年02期

3 高鵬;石為人;;基于測距定向的WSNs分步求精定位算法[J];儀器儀表學報;2012年05期

  本文關鍵詞：農田環(huán)境無線傳感器網絡定位技術研究與實現，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：309540