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基于GPS/DR多传感器移动定位方法研究

作　者: 高武双
导　师: 方潜生
学　校: 安徽建筑工业学院
专　业: 市政工程
关键词: 无线传感器网络 巡航覆盖 能耗监测 GPS/DR定位 RBF神经网络 数据融合
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


在我国,能源问题已经成为国家经济发展的主要瓶颈之一,其中建筑能耗占社会能源消耗的33%,因此建筑节能势在必行,为了实现建筑节能,必须对能耗状态进行监测,首先建筑能耗状态监测是新建建筑节能验收的关键,其次也是建筑节能改造的关键。准确的建筑能耗状态监测,实际上是一个传感器监测的覆盖问题。目前覆盖问题主要分为地毯覆盖、栅栏覆盖、巡航覆盖。从成本和实用性等方面考虑,我们使用无线传感器网络巡航覆盖,完成建筑能耗状态监测。为了实现移动无线传感网络巡航覆盖,在完成无线传感器网络巡航覆盖移动策略、路径规划的基础上,如何实现在有效时间内,移动本体到指定位置完成信息采集任务,移动本体的导航定位功能将显得尤为重要。导航定位功能的实现,实时显示移动本体的位置,为移动本体的下一步移动提供依据,确保了移动本体能够及时、准确到达所指定的位置。因此,移动本体的导航定位技术研究对于实现建筑能效监测具有重要的意义。在实现移动本体的定位过程中,首先利用在移动本体上所安装的与定位相关的传感器,实时获取与移动本体定位相关的定位信息,通过串口传送到上位机。然后再由上位机对定位数据进行处理。对原始数据漂移、异常、缺失现象进行预处理,进行数据噪声消除处理。然后根据GPS的工作情况采用不同的定位模型完成移动本体的定位。1)当GPS正常工作时,利用完成预处理后的GPS数据和DR数据,根据所建立的数据定位模型完成多传感器数据融合实现移动本体的精确定位。当前时刻的DR位置和时间作为网络训练的样本输入,DR位置与移动本体实际位置误差即DR位置误差作为网络训练的样本输出,络的对网络进行训练,为GPS失锁时对DR位置误差进行预测。2)当GPS失锁时,根据训练得到的DR位置误差预测模型预测当前时刻的DR位置误差,DR位置误差数据和DR的位置数据结合起来可估算出当前时刻移动本体的位置,从而实现了在GPS失锁的情况下,利用DR数据完成移动本体的精确导航定位。本文实现了移动本体的实时精确定位,分析了定位数据处理方法、探讨了GPS漂移现象,以及提出一种基于RBF神经网络的多传感器定位方法。在满足移动本体定位的实时性条件下,根据GPS的工作情况采用不同的移动本体定位模型,可以提高定位精度。实验结果表明,利用文中所设计的定位模型可以很好的完成移动本体的导航定位功能,确保无线传感器巡航覆盖的实现。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-12
插图或附表清单  12-13
第一章 绪论  13-21
  1.1 研究背景与意义  13-17
    1.1.1 建筑能耗与能效监测  13-14
    1.1.2 WSN在建筑能效监测中的应用  14-16
    1.1.3 移动本体定位技术在WSN巡航覆盖中的应用  16-17
  1.2 移动本体定位技术研究现状  17-19
  1.3 本文研究内容  19-21
第二章 GPS/DR定位系统概述  21-34
  2.1 GPS定位系统  21-25
    2.1.1 GPS系统的组成  21-22
    2.1.2 GPS定位原理  22-23
    2.1.3 GPS系统定位的误差分析  23-25
  2.2 DR定位系统  25-28
    2.2.1 DR系统的组成  26-27
    2.2.2 DR系统定位原理  27-28
    2.2.3 DR系统定位误差分析  28
  2.3 GPS/DR定位系统  28-33
    2.3.1 定位系统硬件描述  29-31
    2.3.2 定位系统软件设计  31-33
  2.4 小结  33-34
第三章 GPS/DR定位系统数据采集与处理  34-48
  3.1 GPS系统数据采集  34-36
  3.2 DR系统数据采集  36-39
  3.3 GPS/DR定位系统数据处理  39-44
    3.3.1 异常数据判断  39-40
    3.3.2 数据缺失处理  40-42
    3.3.3 数据漂移处理  42-44
  3.4 实验结果及分析  44-47
  3.5 小结  47-48
第四章 基于GPS/DR传感器信息融合的定位方法  48-55
  4.1 多传感器数据融合  48-50
  4.2 基于神经网络的移动本体定位数据融合  50-52
    4.2.1 定位模型的建立  50-51
    4.2.2 DR位置误差预测  51-52
  4.3 实验结果及分析  52-53
  4.4 小结  53-55
第五章 总结与展望  55-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
作者简介及读研期间主要科研成果  61

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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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