最小二乘和卡尔曼滤波在无线定位中的性能分析与应用研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：必日期：尘)竺丛关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅：学校可以公布学位

2、论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：呈谚象日期：z口仁石、s日期：矽哆乡多学位论文数据集—旦弊堕墨蔓1㈣m眦呲咖哪帆吼必中图分类号TP273学科分类号5108010论文编号lOOl020140805密级公开学位授予单位代码100lO学位授予单位名称北京化工大学作者姓名王卫东学号2011200805获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码081l课题来源国家自然科学基金研究方向无线定位算法论文题目最小二乘和卡尔曼滤波在无线定位中的性能分析与应用研究关键词无

3、线传感器网络，射频识别技术．室内定位，最小二乘．卡尔曼滤波论文答辩日期2014．05．30率论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长间歇过程的容错控制、指导教师王友清教授北京化工大学人工胰脏的闭环控制、学习型控制方法研究评阅人1陈娟教授北京化工大学控制理论及先进控制方法评阅人2王学伟教授北京化工大学现代信号处理评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席李大字教授北京化工大学人工智能与先进控制答辩委员1李宏光教授北京化工大学工业过程智能控制答辩委员2王建林教授北京化工大学智能检测与传感技术答辩委员3黄克谨教授北京化工大学化工过程综合设计与建模答辩委员

4、4陈娟教授北京化工大学控制理论与先进控制方法答辩委员5楚纪正教授北京化工大学过程建模与仿真征：一，四．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745-9)《学科分类与代码》中查询。论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要最小二乘和卡尔曼滤波在无线定位中的性能分析与应用研究随着人们对定位要求的提高，短距离尤其是室内定位技术受到了人们的广泛关注。在室内定位技术领域，无线信号容易受到各种障碍物的影响以致其传播特性比较复杂，且实际的室内定位需求往往要求相对较高的定位精度(

5、通常小于1米)，而在室外得到广泛应用的GPS定位技术在室内难以接受到卫星信号，即使能够接收到部分卫星信号，无论是从信号传输还是从定位精度上也都难以满足室内定位的需求。而无线传感器网络和射频识别技术以其体积小、成本低、非接触、非视距以及覆盖范围广等优点被人们列为室内定位的主流技术之中。本文首先针对无线传感器网络对静态目标的定位算法做了详细描述，包括在距离、角度或距离加角度下最小二乘以及卡尔曼滤波的表达形式。之后对两种算法进行了详细的分析，在测量噪声与距离无关或相关的情况下，分别推导出了定位误差的期望值及其方差。并通过极小化定位误差的大小，本文给出了在三个测量节点时节点的最优

6、位置分布。然后对两种算法进行了仿真对比，可以看出卡尔曼滤波算法在测量距离的情况下定位精度最高；且对于与距离相关的测量噪声，在相对距离的测量之下，卡尔曼滤波比最小二乘的鲁棒性更好。北京化_l二大学硕士学位论文最后对四种常见的节点位置分布(正方形、圆形、三角形和六边形)进行误差对比，得出在正方形的分布形式下定位精度最高。针对射频识别技术对移动机器人的定位问题中，由于难以通过二元测量值直接对机器人进行定位，本文提出了一种基于测量变化标签的距离模型，将阅读器对测量变化标签的二元测量值转换成二者间的距离值，随后利用扩展卡尔曼滤波的算法对机器人进行实时定位。通过仿真可以看出，该算法对

7、机器人定位的精度较好，且每步的运算量较小。关键词：无线传感器网络，射频识别技术，室内定位，最小二乘，卡尔曼滤波ABSTRACTPERFORMANCEANALYSISANDAPPLICATIoNOFLEASTSQUAREANDKALMANFILTERINWIRELESSLOCALIZAITONShort-rangelocationhascausedwidespreadconcemwiththerequirementofprecisepositioning，especiallyforindoorlocation．Whilefori