无线区域定位算法的优化研究与应用

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1、学校代码10530学号201330111793分类号TP212;TP929密级公开硕士学位论文无线区域定位算法的优化研究与应用学位申请人张霞指导教师姚志强教授学院名称信息工程学院学科专业电子与通信工程研究方向宽带无线通信技术二〇一六年五月二十八日ResearchandApplicationsofWirelessAreaLocationOptimizationAlgorithmCandidateZhangXiaSupervisorProfessorYaoZhiqiangCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramElectronicsandCom

2、municationEngineeringSpecializationBroadbandWirelessCommunicationsTechnologyDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2016湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得？的研究成果。除了文中特别加Ｗ禄注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人

3、承担。居占＞：日期作者签名曼；Ｗ年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅＞１。本人授权湘潭大学可＾将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。，可采用影印涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：Ｍ年＆月＞日２：日期导师签名；／月日摘要无线定位系统是无线通信技术、计算机技术和电子技术相结合的产物，因其低功耗、自组织、廉价性和可快速部署等特点，被广泛应用于军事、生活、农业

4、和工业中。目前学者们对定位算法开展了大量的研究工作，但查阅到的方法在实际应用中存在误差累计、定位精度低、稳定性差等问题，所以迫切需求研发一种实用性强的高精度定位算法。首先，综述和对比无线定位技术，根据应用场景选择基于测距的定位算法作为研究重点，分析多种测距技术的优缺点，给出定位算法性能评估的判断标准。其次，利用两步数据处理方法减少测距误差和定位误差，对节点定位算法进行优化，设计一种2D/3D实时滤波平滑跟踪算法（FSTA），算法具有高的定位精度、好的跟踪稳定性。首先选择UKF作为滤波方法消除距离中包含的误差；然后根据修正后的测距值，使用广义信赖域子问题算法计算出定位坐标的初始值；最后使用平

5、滑操作对坐标初始值进一步处理，获得最后的定位结果。二维定位情况下，当测距误差的标准差为0.5时，实时定位精度达到0.44m，FSTA算法相比传统三边算法定位精度提高约57.7%，相比近年提出的优化算法提高约14.3%。仿真实验证明，所提的FSTA算法具有更高的定位精度和更好的稳定性。最后，基于CSS测距技术和FSTA定位算法，以Nanotron公司的NA5TR1作为射频芯片，设计一款三维实时定位跟踪系统。对定位系统的硬件设计进行详细描述，给出通信过程中各节点的软件流程图。由定位系统的仿真结果表明，三维定位情况下，FSTA算法的实时定位精度可达0.55m；相比传统四边定位算法以及近年的优化算

6、法，定位精度提高约48%和4.4%；FSTA算法有效消除了传统三维算法z轴误差大的弊端，实现x轴、y轴、z轴误差分布均匀。本文设计的基于CSS技术的三维定位系统定位精度高、稳定性强，定位精度符合工业应用要求，具有较强的实用价值。关键词：无线传感网；三维定位；无损卡尔曼滤波；平滑；线性调频扩频IAbstractWirelessLocationSystemisacombinationofwirelesscommunicationtechnology,computertechnologyandelectronictechnology.Becausethissystempossesseschara

7、cteristicsoflowcost,lowpowerconsumption,self-organizationandquickdeployment,itiswidelyusedinmilitary,domestic,agriculturalandindustrial.Currentlyscholarshavecarriedoutalotofresearchesonlocationalgorithm,butinprac