无线传感器网络aoa定位算法与三维移动路径规划方法研究

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4、义：期：年月户日期年月又曰日參日＞於＞５始女无线传感器网络AOA定位算法与三维移动路径规划方法研究摘要近年来，无线传感器网络（WirelessSensorNetworks,WSN）在环境监测与保护、目标追踪、军事侦查等领域应用广泛。在这些应用中，位置都是最基本的上下文信息之一。由于WSN部署的节点具有随机性、数量大、能量有限的特点，因此，大多数定位方法都是以提高定位精度和效率、降低定位成本和功耗为目的。本文的主要工作有两个部分，第一部分是提出了一种基于RSS二次曲线拟合的AOA算法，改进了该类定位算法的定位精度；第二

5、部分是提出了一种航空信标节点辅助三维定位移动路径规划方法，降低了该类定位方法的能量消耗，提高了系统的定位效率。许多无线定位应用通过旋转方向天线推测无线信号的到达角度(AngleOfArrival,AOA)。但该类方法在稀疏抽样和复杂环境中的定位精度不高。我们在方向天线波瓣曲线的还原实验中发现，最大接收信号强度(ReceivedSignalStrength,RSS)附近的波瓣曲线与二次曲线近似。根据这一事实，本文提出了一种基于RSS二次曲线拟合的AOA定位算法。该算法利用最大RSS附近的数据拟合出二次曲线方程，通过曲线方程的最

6、值点估测AOA。实验结果表明：该算法能够在稀疏抽样和复杂环境中保持良好的定位精度；真实环境实验的平均角度和定位误差分别为2.5°和0.28m；相比RAL定位算法，其角度和定I位精度均提高了70%。三维定位对于相当多的WSN应用非常重要但通常复杂度与成本较高，基于移动（航空）信标辅助的三维定位是相对节约成本的一类方法。移动路径规划作为该方法的基础问题，寻找最佳的移动路径是其所面临的挑战。本文针对航空信标辅助WSN三维定位，提出了一种三维移动路径规划方法。该方法只需在两个平面上对三维部署区域进行两次相互独立的二维扫描，是一种实现

7、简单，路径长度短的规划方法。3DSCAN、3DDOUBLESCAN、3DHILBERT、3DCIRCLES、3DS-CURVES和3DLMAT是该方法的六种典型实现。各典型路径的三维定位仿真实验结果表明，基于该路径规划方法的三维移动路径能够满足三维定位需要。关键词：WSN，定位，AOA，RSS，路径规划，移动信标IIRESEARCHAOALOCATIONALGORITHMANDTHREE-DIMENSIONALPATHPLANNINGMETHODFORWIRELESSSENSORNETWORKSABSTRACTRecentl

8、y,wirelesssensornetworkshasawideapplicationsindifferentdomainsuchasenvironmentalmonitoringandprotection,targettracking,militaryreconnaissance.Inm