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基于无线传感器网络的定位算法研究

王森  
【摘要】: 无线传感器网络集中了微机电技术、感知技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,孕育出一种全新的信息获取和处理模式。布局和覆盖、节点定位、网络通信协议是传感器网络研究中的几个基本问题。其中,节点定位问题是传感器网络进行目标识别、监控、跟踪等众多应用的前提,也是传感器网络研究中的热点问题之一。 论文主要针对如何在算法复杂度适中的前提下,对提高定位精度做了研究。主要工作内容包括以下几个方面: 1)在对IEEE 802.15.4的无线传感器网络系统架构和关键技术进行分析之后,对无线传感器网络的定位算法原理及相关方法进行了分类总结与说明。 2)将测距技术与参考节点相结合,利用转移矩阵和观测矩阵噪声之间的约束关系,推导出了一种基于TDOA的约束总体最小二乘算法,将有约束问题等价为无约束的问题,利用Newton算法进行迭代求解。 3)在无线定位中,由于电波传播的视距路径可能被阻挡,电波只能以非视距方式传播,由此对电波测量值TOA、TDOA等带来较大的误差分量。用带有较大NLOS误差的TOA、TDOA测量值估计移动节点位置,必然造成定位精度的显著下降。为抵抗NLOS传播特性对定位性能的影响,将质心算法和TDOA算法结合起来,与单一的TDOA算法相比,定位性能得到明显改进。 4)与基于测距的定位算法相比,无需测距的定位算法在抗NLOS,小覆盖半径方面表现出更大的优势。针对经典质心算法定位精度低的不足,提出了一种非线性控制的质心定位思想,使定位精度可控。


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