基于无线传感器网络的三维空间定位算法分析

《基于无线传感器网络的三维空间定位算法分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、河北工业大学硕士学位论文基于无线传感器网络的三维空间定位算法研究摘要无线传感器网络作为新兴物联网技术之一，是当前IT界研究的热点。无。线。传。感。器。网。络。是。大。量。的具。有。无。线。通。信。与。计。算。能。力。的。传。感。器。以。自。组。织。和。多。跳。的。方。式。构。成。的。无。线。网。络。，。部。署。在。监。控。测。量。区。域。，。其。目。的。是。。感。知。、。采。集。、。处。理。和。传。输。网。络。覆。盖。地。理。区。域。内。感。知。对。象。的。监。测。信。息。它在环境监测、灾难救助、目标跟踪、医疗监护等领域都有广泛的应用前景。而ZigBee技术

2、作为实现无线传感器网络的一种方式，已经逐渐展现出其在无线传感器网络中的良好应用前景。在无线传感器网络中，定位是人们很感兴趣的一个领域。将节点的位置信息采集后，通过无线方式传输给协调器节点，是定位的基本要求，而由于无线传感器网络节点存在的一些限制，会引起定位的误差，导致对位置信息判断失误。因此对定位算法的研究就显得很有必要。目前较为成熟的定位算法，有非基于测距和基于测距的两类。其中基于测距的RSSI、TOA、TDOA、AOA算法研究较多。但是这些算法都是针对二维平面的。针对三维空间的算法研究刚刚起步。本文首先对二维算法进行了研究。在对二维算法有深入研究的基础上

3、，试图将其扩展到三维空间中。首先提出了三维空间中几何模型的搭建，为三维定位算法的提出建立一个理想的几何模型。该几何模型较适用于室内空间定位。接着在几何模型的基础上，根据二维空间距离坐标公式，推算出三维空间的距离坐标公式，并对公式进行整理，变成矩阵形式，成为有利于仿真计算的形式。然后结合RSSI定位算法，将距离和RSSI值之间建立联系，利用RSSI值进行计算。再结合包围盒定位算法，对结果进行修正。用两种算法结合的方式得到最后的结果。通过仿真实验表明，该定位算法较单一的RSSI值定位算法有所改进，随着参与定位节点的数量增加，定位的准确性也有所提升。同时证明二维定

4、位算法在三维定位中是可行的。最后本文对提出的该算法进行了实现。利用目前最先进可以实现ZigBee技术的CC2530芯片，在Z-stack协议栈的基础上进行模型的实现。对RSSI值的计算、通讯过程以及定位效果做了实验，实验证明这种算法在实际中是可行的，且能够提高定位的精度。但是在边缘点的定位能力上还有待提升。关键词：无线传感器网络，ZigBee，三维定位，RSSIi基于无线传感器网络的三维空间定位算法研究THREEDIMANSIONSPACEALGORITHMRESEARCHBASEDONWIRELESSSENSORNETWORKABSTRACTAsoneof

5、theemergingInternetofthingstechnology,wirelesssensornetwork(WSN)becomesoneofthehotspotofcurrentITsector.WSNisanetworkwhichhasalotofsensornodeswiththeablilitiesofwirelesscommunicationandcomputing.Thesenodescanorganizethenetworkbythemselves.Thenodescanbelocatedinsomewheredetectedtope

6、rceivecollectprocessandtransmitinformationintheareawherethenetworkcovers.Ithasextensiveapplicationprospectinenvironmentalmonitoring,disasterrelief,targettracking,medicalcare,etc.ZigBeetechnology,asawayofrealizingWSN,hasgraduallyshownagoodapplicationprospectinWSN.Peopleareveryintere

7、stedinWSNlocalizationtechnology.Aftercollectingthenodelocationinformation,WSNcantransmittheinformationtoacoordinatorthroughwirelesscommunication—itisthebasicrequirementofWSNlocalization.However,duetosomenodes’limit,itwillresultinlocationerror.Thereforelocalizationalgorithmstudyisve

8、rynecessary.Atpresentthere