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基于WSN的室内移动节点定位技术的研究

作　者: 焦明明
导　师: 徐玉斌
学　校: 太原科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 无线传感器网络 室内节点定位 墙体-障碍物分类模型 Radio map KNN算法
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


作为无线传感器网络（WSN）的主要支撑技术之一，节点定位技术将客观世界里的位置信息数据化，其典型定位算法包括基于测距的算法和基于非测距的定位算法等，并在此基础上产生许多新生算法，其中基于电子地图(radio map)的室内定位技术应用受到广泛关注。它利用离线地图库的训练数据集在实时定位中进行匹配的方式进行定位，在不增加定位成本的情况下提高了定位精度，其降低了定位成本。本文主要研究基于radio map的无线传感器网络室内节点的定位算法，通过测量记录RSSI的方法，收集训练集并考虑各种影响因素，包括信号在不同环境结构下的空间衰落效应、时间衰落效应等，并着重于室内墙体-障碍物等衰落效应带来的效果影响来建立离线电子地图。实时定位阶段，利用改进算法估算位置对室内移动节点进行定位，提出了一种基于电子地图匹配改进算法。主要工作如下：（1）研究了墙体障碍物是最影响室内环境下模型复杂度和精确度的的因子，并选择根据信号衰减程度自动把墙体划分为少数不同类别的传播模型。（2）提出了一个实用的地图匹配结合三边定位算法。该算法的关键基于室内环境少数节点的取样定位，以及离线数据库RSS值的收集与实时定位阶段的位置匹配。（3）在对办公楼的实验评估中，与传统的KNN算法相比，本文提出的定位算法具有更小的定位误差，提高了定位精度。

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 研究背景及意义  9-13
  1.2 国内外无线传感器网络定位研究现状  13-16
  1.3 本文主要研究内容及组织  16-19
第二章 无线传感器网络定位技术  19-33
  2.1 基于测距的算法  19-24
    2.1.1 三角测量算法  19-20
    2.1.2 极大似然估计法  20-21
    2.1.3 三边定位法  21-22
    2.1.4 测距方法  22-24
  2.2 基于非测距算法  24-28
    2.2.1 基于距离矢量计算跳数的算法（DV-hop）  25-26
    2.2.2 质心法  26
    2.2.3 三角形内的点近似定位（APIT）  26-28
  2.3 基于电子地图匹配的定位方法  28-30
    2.3.1 基于目标节点中继的数据采样方法  28-29
    2.3.2 基于锚节点中继的数据采样方法  29-30
    2.3.3 基于离线地图的 RSSI 估计位置  30
  2.4 本章小结  30-33
第三章 无线电传播模型  33-42
  3.1 无线电传播模型  33-35
    3.1.1 对数-常态分布模型  33-34
    3.1.2 哈它模型  34-35
    3.1.3 墙体-障碍物分类（W-B-Class）传播模型  35
  3.2 模型参数估计及算法  35-38
    3.2.1 基于哈它传播模型参数因子确定  35-36
    3.2.2 基于墙体分类传播模型参数估算  36-38
  3.3 基于 RSSI 测距误差分析  38-40
    3.3.1 室内 RSSI 误差分析  38-39
    3.3.2 基于误差分析对算法的要求  39-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章 基于 Radio map 改进的定位算法  42-58
  4.1 RSSI 阈值确定  42-43
  4.2 建立一种新的电子地图库  43-49
    4.2.1 不同节点的 RSSI 收集  43-47
    4.2.2 基于 RSSI 采样数据库的系统框架  47-49
  4.3 电子地图匹配原理  49-54
    4.3.1 二进制匹配及历史跟踪法原理及算法  49-51
    4.3.2 基于新的 radio map 的 KNN-T 算法  51-54
  4.4 实验结果与分析  54-57
    4.4.1 基于数据库采样粒度分析  54-55
    4.4.2 基于不同数量中继节点分析  55-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章 总结与展望  58-60
  5.1 总结  58-59
  5.2 展望  59-60
参考文献  60-64
致谢  64-66
攻读硕士学位期间发表的学术论文  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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