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基于北斗系统的无线传感器网络目标定位算法研究

张涛  
【摘要】:随着半导体技术、通信技术、计算机技术等信息技术的快速发展,我们已经由PC时代和网络时代进入后PC时代。集成了传感器、嵌入式计算、网络和无线通信四大技术而成的无线传感器网络被认为是21世纪最重要的技术之一。它既是一种全新的信息获取处理技术,又是一种新型的无基础设施的无线网络,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,传送到需要这些信息的用户。无线传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,具有十分广阔的应用前景,引起了学界和工业界的高度重视。 本文的主要内容就是研究基于“北斗”导航定位系统的无线传感器网络在未来城市作战中对敌装甲车辆目标进行定位的算法。如何给目标进行准确定位是当前传感器网络研究中的难点问题,这也是传感器应用的一个很重要的方面。随着硬件技术的进步,用作相对定位的传感器器件和用作绝对定位的卫星定位器件混合布置,采用综合定位算法,将会比较容易地确定被测目标的位置和信息。将无线传感器网络中的信标节点装上“北斗”系统的定位装置,这样就变成了“北斗”信标节点。在城市作战中由于天气情况、障碍物和噪声的影响,基于物理效应进行工作的物理传感器,当探测光、热、电、声等信号时将会产生很大的测量误差,很难达到应用的要求。声音由于其自身固有的特性,波长较长,有效的绕过障碍物进行传播,而且还可以根据理论公式补偿由于风速、温度等外界因素对声速造成的影响,这就决定了声音信号在探测目标方位上将起到主导作用。 根据城市作战定位系统中对敌装甲车辆定位精度的要求以及实际的环境特点,本文首先介绍了“北斗”导航定位系统,然后分析几种常用的无线传感器网络中目标的定位技术,对比了各种技术的优缺点,从中找出适合本项目要求的基于TDOA估计的双曲线定位方法,并对算法进行了改进,根据实际情况采用求三角形重心的方法算出定位点,减小了在实际应用当中由于单个传感器时间不同步以及外界环境因素对定位精度造成的影响。最后运用MATLAB软件对算法进行了仿真,证明了算法的可行性。


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