收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

IR-UWB无线传感器网络中基于TOA的定位算法研究

段玉杰  
【摘要】: 无线传感器网络近几年来发展迅速,并被逐渐应用到军事、医疗、环境检测、生态学研究、目标跟踪等各个领域,其关键技术是节点定位。考虑到IR-UWB具有较强时间分辨力的特点,能够用来进行高精度节点定位,因此被广泛应用到无线传感器网络的物理层。本文针对IR-UWB无线传感器网络中的节点定位问题进行深入研究。 本文首先介绍IR-UWB无线传感器网络的概念以及此网络的优势,并论述国内外定位技术研究的现状。接下来分析已有测距算法的优缺点,这些算法包括接收信号到达角度(AOA)、接收信号强度(RSSI)、接收信号到达时间差(TDOA)和接收信号到达时间(TOA),最后根据分析结果找到适合IR-UWB无线传感器网络定位的测距算法,即TOA算法。 本文重点研究的是单节点定位。第一步完成测距,所以本文提出了基于优化动态门限的TOA估计算法。已有TOA估计算法中,大部分基于固定门限,不能在任何可能的信噪比下进行估计,有少数算法基于动态门限,能够在任何可能信噪比下进行估计,但这些算法仅考虑了信号的幅值特性,却忽略了其时延特性,使得统计量不完全,估计误差较大。本章提出的基于优化动态门限的TOA估计算法弥补了上述缺点。首先运用能量检测算法检测出直达单径(DP)所在能量块;然后根据峭度、平均附加时延和均方根时延扩展的组合,提取出最优门限值并拟合出动态门限公式,进而估计出DP所在位置,并以此计算出TOA值。本章还通过仿真对比,验证了算法的优越性。 影响定位精度的主要因素就是非视距(NLOS)误差,所以本文关于节点定位的第二步就是视距(LOS)和非视距(NLOS)的识别与误差抑制。目前主流的信道状态鉴别研究多是针对蜂窝环境的,节点都是移动的,本章主要针对固定节点之间的NLOS'情况进行研究。首先通过信道估计获得峭度、均方根时延和偏度等三个参量,然后借用联合似然比理论的思想,将得到的参量进行联合,用于识别LOS和NLOS的状态。与已有的识别方法相比,本章所提识别方法精度更高。此外,为了抑制NLOS误差,在三段权值的基础上,提出了四段权值,第五章将用这个权值的方法进行加权计算,以更好的校正TOA测距结果。 文章最后就是对节点进行定位计算,并以此为基础进行整体网络的协作定位。使用TOA测距结果及其NLOS处理结果的信息相综合,用四段加权最小二乘法(WLS)算法来对未知节点的位置坐标进行估计。通过仿真对比,表明了本章所提定位算法比现有的三段WLS算法误差更小,定位精度更高。针对网络协作定位的仿真,证明了本文方法的有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邓明;张国枢;陈蕴;;一种基于ZigBee协议的矿井人员定位技术研究[J];计算机技术与发展;2009年02期
2 卢翔;涂时亮;陈章龙;;对无线传感器网络定位算法的比较和分析[J];计算机应用与软件;2009年12期
3 任丽荣;肖军;;基于TOA的无线传感器网络自定位技术的研究[J];信息与控制;2006年02期
4 罗敏;;浅析基于TOA/TDOA的无线传感器网络节点定位算法[J];武汉工程职业技术学院学报;2009年02期
5 马斌;周小佳;;无线传感器网络拓扑优化研究[J];网络安全技术与应用;2006年04期
6 施海健;张海滨;钱良;宋文涛;;无线传感器网络S-MAC协议的时延控制[J];信息技术;2006年04期
7 任秀丽;李政;;基于无线传感器网络SPIN协议的一种改进方案[J];化工自动化及仪表;2006年02期
8 姜国彬;张世永;钟亦平;;一种带有自维护功能的无线传感器网络聚类算法[J];计算机工程;2006年10期
9 刘强;卢东昕;张焕水;那成亮;;无线传感器网络拓扑控制分析[J];电信快报;2006年06期
10 刘春余;;传感器网络中以数据为中心的路由协议[J];电信快报;2006年06期
11 孙亭;杨永田;李立宏;;无线传感器网络技术发展现状[J];电子技术应用;2006年06期
12 李永琴;;无线传感器网络关键性问题的研究[J];泰山学院学报;2006年03期
13 章浩;李萍萍;张西良;;无线传感器网络节点定位机制研究[J];电视技术;2006年10期
14 张来潮;吴广恩;李德龙;;无线传感器网络在军队指挥自动化建设中的应用[J];电子科技;2006年12期
15 李志刚;屈玉贵;刘桂英;;用无线传感器网络探测跟踪目标[J];信息安全与通信保密;2006年12期
16 焦冬秀;;浅谈超宽带无线传感器网络技术[J];太原城市职业技术学院学报;2006年06期
17 陈志;王汝传;孙力娟;;一种无线传感器网络的多Agent系统模型[J];电子学报;2007年02期
18 陈旸;;基于mesh的无线传感器网络技术研究[J];计算机与网络;2007年11期
19 王锋华;吴峰;;无线传感器网络MAC协议研究[J];电脑知识与技术;2007年24期
20 田跃欣;宋伟;;数据库技术在无线传感器网络中的应用[J];中国科技信息;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭旭斌;叶长城;王忆文;李辉;;基于无线传感器网络的室内定位系统[A];第十五届计算机工程与工艺年会暨第一届微处理器技术论坛论文集(A辑)[C];2011年
2 徐久强;卢锁;赵海;崔行兵;刘大鹏;;基于蚁群算法的无线传感器网络路由算法的研究[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年
3 骆吉安;柴利;;无线传感器网络的滚动时域状态估计方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 曹芳菲;何文麟;陈红;;无线传感器网络中基于预测的Top-k监测(英文)[A];第二十五届中国数据库学术会议论文集(一)[C];2008年
5 龙昭华;李景中;蒋贵全;张林;;基于无线传感器网络的普适计算研究[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
6 任玲;唐昊;周雷;魏振春;;一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
7 刘阳;杨晓春;王斌;于戈;李斌阳;;无线传感器网络中一种基于历史数据分组的感知查询技术[A];第二十四届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2007年
8 马礼;唐长茂;;一种基于分簇的无线传感器网络数据存储管理系统[A];2010年第16届全国信息存储技术大会(IST2010)论文集[C];2010年
9 梁(韦华);于海斌;;无线传感器网络物理层协议的研究现状[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
10 袁蕊;;基于矿井节能的无线传感器网络MAC协议的研究[A];煤矿自动化与信息化——第20届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第2届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵宝康;无线传感器网络隐私保护关键技术研究[D];国防科学技术大学;2009年
2 姜宇;基于无线传感器网络的远程抄表关键技术研究[D];吉林大学;2011年
3 周彦;无线传感器网络中基于量化信息的目标状态估计与融合[D];上海交通大学;2010年
4 谷雨;无线传感器网络中目标覆盖的研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 马永波;无线传感器网络精确动态定位及其安全性问题研究[D];吉林大学;2010年
6 罗丹彦;无线传感器网络能量高效组建关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 毕嘉娜;无线传感器网络能量有效安全路由协议研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 李哲涛;多媒体无线传感器网络中若干算法研究[D];湖南大学;2010年
9 李玉凯;无线传感器网络高能效可靠数据传输理论及应用研究[D];华北电力大学(北京);2011年
10 丁英强;基于无线传感器网络的定位和跟踪算法研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张彩云;无线传感器网络中节点定位算法的研究[D];浙江工业大学;2011年
2 张浩;无线传感器网络节点定位算法研究[D];武汉理工大学;2011年
3 乔光明;无线传感器网络在车辆定位中的研究与应用[D];南京邮电大学;2011年
4 俞建平;基于无线传感器网络的定位技术研究与实现[D];杭州电子科技大学;2010年
5 刘畅;基于超分辨率TOA估计的UWB无线传感器网络三维定位方法研究[D];吉林大学;2012年
6 蔡殷;基于无线传感器网络的光强环境监测系统设计[D];华中科技大学;2009年
7 黄衍玺;基于无线传感器网络的导航系统设计与实现[D];南京航空航天大学;2009年
8 张涛;基于北斗系统的无线传感器网络目标定位算法研究[D];东北大学;2008年
9 唐健华;无线传感器网络目标优化覆盖的研究[D];南京邮电大学;2011年
10 杨凤伟;无线传感器网络覆盖算法研究[D];南京邮电大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 温雅路;利用无线传感器网络提高地质灾害监测能力[N];人民邮电;2008年
2 赛迪顾问信息产业研究中心高级咨询师 王坤;国内外物联网技术研究进展[N];通信产业报;2009年
3 本报记者 姚传富;科学准确地认识物联网[N];人民邮电;2009年
4 美国专利律师 谭文晔 薛之扬;无线传感器网络技术专利分析[N];科技日报;2010年
5 沈建苗 编译;理智部署无线传感网[N];计算机世界;2010年
6 卞 辑;无线传感器网络观测平台投入应用[N];中国气象报;2011年
7 本报记者 赵建国;无线传感器网络改变未来世界[N];中国知识产权报;2011年
8 ;无线传感器网络供电获新援[N];计算机世界;2004年
9 罗清岳;让无线传感器网络走入生活[N];电子资讯时报;2007年
10 记者 陆成钢 通讯员 尚晓天;以无线传感器网络打造智能化城市[N];嘉兴日报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978