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基于无线传感器网络定位技术的研究

作　者: 任妘梅
导　师: 李赞
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 无线传感器网络 节点定位 到达时间差 到达增益比 克拉美罗界
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


在无线传感器网络中，确定节点位置或事件发生的位置对其监测活动至关重要，如何获得节点的准确位置信息成为了无线传感器网络的主要支撑技术之一。随着无线传感器网络技术的不断进步成熟及应用越来越广泛，实用化的节点定位技术研究对于传感器网络技术性能提高和实用性保证有重要的理论意义和应用价值。在实际环境中，无线传感器网络节点经常处于三维环境中，因此提供节点的三维位置信息很有必要。本文在无线传感器的二维空间定位的基础上，以提高定位精度为目的，对三维定位算法进行了深入研究。本文将无线传感器网络二维Chan算法扩展到了三维空间中，分析了影响无线传感器网络的定位精度的主要因素。为了进一步提高算法的稳定性及精度，通过引入了BFGS拟牛顿法，给出了基于TDOA与GROA的BFGS拟牛顿三维节点定位混合定位算法。仿真分析表明，所提的混合算法能够在相同的条件下具有较高的定位精度及稳定性。针对实际情况，本文提出了一种感知节点存在误差情况下基于TDOA与GROA的三维定位技术新方法，同时得到的CRLB界。Matlab仿真结果表明，该算法可以得到克拉美罗界，仿真实验分析了该定位方法的有效性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 引言  7
  1.2 课题的来源  7-8
  1.3 课题研究的背景及意义  8-9
  1.4 国内外的发展及研究现状  9-13
    1.4.1 无线传感器网络的发展及研究现状  9-12
    1.4.2 无线传感器网络定位技术的国内外研究现状  12-13
  1.5 本文的工作  13-15
    1.5.1 本文研究的内容  13-14
    1.5.2 本文的主要贡献  14
    1.5.3 本文的组织  14-15
第二章 无线传感器网络定位基本理论  15-27
  2.1 定位的概念  15-16
  2.2 定位基本术语  16-17
  2.3 定位的基本分类  17-18
  2.4 定位性能的评价指标  18-20
  2.5 常用基于测距的定位技术  20-25
    2.5.1 AOA 定位技术  20-21
    2.5.2 TOA 定位技术  21-22
    2.5.3 极大似然估计定位技术  22-23
    2.5.4 RSSI 定位技术  23-24
    2.5.5 TDOA 定位技术  24-25
  2.6 本章小结  25-27
第三章 基于时差定位技术的研究  27-37
  3.1 时差估计  27-31
    3.1.1 时差估计的发展及研究现状  27-28
    3.1.2 时差估计的基本理论  28-31
  3.2 基于时差(TDOA)的三维定位算法  31-36
    3.2.1 三维 Chan 定位算法的求解  31-33
    3.2.2 三维 Chan 定位算法的仿真分析  33-36
  3.3 本章小结  36-37
第四章 基于 TDOA 与 GROA 的定位算法  37-47
  4.1 TDOA 与 GROA 的概念  37-38
  4.2 基于 TDOA 与 GROA 的混合定位新算法  38-41
    4.2.1 建立定位方程  38-39
    4.2.2 节点定位算法的求解  39-41
  4.3 基于 TDOA 与 GROA 定位算法性能仿真与分析  41-46
    4.3.1 GROA 对定位精度的提升  42
    4.3.2 远场源定位结果随 SNR 变化情况  42-44
    4.3.3 近场源定位结果随 SNR 变化情况  44-46
    4.3.4 定位精度对传播系数的敏感程度  46
  4.4 本章小结  46-47
第五章 感知节点存在误差的定位技术研究  47-63
  5.1 典型定位场景  47-49
  5.2 节点带误差的三维混合定位代数闭式解  49-55
    5.2.1 建立定位方程及线性化处理  49-51
    5.2.2 定位方程的求解  51-55
  5.3 基于 TDOA 与 GROA 定位的 Cramér-Rao 下界  55-57
  5.4 定位算法的性能仿真及分析  57-61
    5.4.1 GROA 对定位精度的提升  57-59
    5.4.2 感知节点误差对定位精度的影响  59-60
    5.4.3 TDOA 与 GROA 定位算法对传播系数的敏感性  60-61
  5.5 本章小结  61-63
第六章 总结与展望  63-67
  6.1 全文工作总结  63-64
  6.2 未来工作展望  64-67
致谢  67-69
参考文献  69-73
作者在读期间的研究成果  73-74

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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