基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统研究与设计

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1、密级★保密期限：（涉密论文须标注）ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目：基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统研究与设计英文论文题目：OutdoorPersonnelPositioningSystemResearchandDesignBasedonGPSandWirelessSensorNetworks学科专业：控制理论与控制工程作者姓名：王乐指导教师：潘海鹏教授递交日期：2015年3月8日万方数据学科门类:工学单位代码:10338分类号:TP273密级:公开硕

2、士学位论文基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统研究与设计作者姓名：王乐学位级别：硕士学科专业：控制理论与控制工程研究方向：检测技术与自动化装置指导教师：潘海鹏教授浙江理工大学机械与自动控制学院2015年3月万方数据AThesisforMasterDegreeOutdoorPersonnelPositioningSystemResearchandDesignBasedonGPSandWirelessSensorNetworksByWangLeSupervisor:Prof.PanHai-pengSchoolofMachineryandA

3、utomationZhejiangSci-TechUniversityHangZhou,ChinaMarch,2015万方数据万方数据万方数据摘要随着公安信息化建设的不断发展和业务精细化需求的不断提高，为避免监管所被监管人员在外出就医、劳作等押解过程中发生类似逃跑等突发事件，对该类人员室外活动进行精确化定位、轨迹信息化传输与可视化管理的要求越来越高。在一定的监测区域内，无线传感网络（WSN）能够通过协作的方式感知、采集和处理各种数据和信息。而作为其核心支撑技术之一的全球定位系统（GPS），是进行目标识别、定位、跟踪等诸多应用的基础和前提。本

4、文以监管所被监管人员室外活动的定位和轨迹跟踪为目标，以满足公安需求为目的，结合WSN和GPS的特点，研究了室外人员高精度定位方法和网络数据高可靠性传输算法，开发了一套基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统，对加强监守管理，提高监管效率具有现实意义。本文的研究得到了国家自然科学基金、浙江省科技计划及浙江理工大学优秀研究生学位论文培育基金等项目的资助。主要研究工作和成果如下：（1）综述了国内外GPS定位技术和无线传感网络技术的研究背景及发展现状，分析了看守所被监管人员室外活动的特点和业务需求，提出了监管定位系统的整体架构。（2）设计了由电子

5、腕带（在押人员佩戴）、手持机（监管人员佩戴）和上位机监管软件组成的基于GPS和无线传感网络的室外人员定位系统，通过手持机对电子腕带进行实时监管，将获取的数据上传至上位机，实现了被监管人员的信息查询和路径跟踪等功能。（3）研究了无线传感网络数据传输系统中出现的长时延和数据丢包问题，根据分离原理分别建立了状态观测预估器和状态反馈控制器，基于T-S模糊模型，提出了一种带有定时/计数器的网络时延和丢包预测补偿方法，并仿真验证了该方法对提高数据可靠传输的有效性。（4）设计了自拟定的数据包传输协议，实现了手持机与电子腕带之间的指令应答和数据传输。采用等

6、权中心平滑法对误差进行修正，提高了定位精度。引入精确经纬度距离算法，对手持机与电子腕带之间的距离或电子腕带之间的距离i万方数据进行快速计算，实现了对被监管人员是否在监管范围内的快速判断。（5）完成了电子腕带、手持机样机制作，搭建了一套小型试验系统，在学校大操场进行了功能与性能测试，结果表明，本系统实现了对定点人群和移动人群的定位、路径跟踪、上位机监控等功能，具有精度高、定位准、功能全等特点，能有效防止在押人员的出逃及高效准确地追捕，可在看守所、劳作场所等推广应用。关键词：GPS定位；无线传感网络；监管；T-S模糊模型；预测补偿法ii万方数据

7、OutdoorPersonnelPositioningSystemResearchandDesignBasedonGPSandWirelessSensorNetworksABSTRACTInordertoavoiddetainees’escapeduringmedicaltreatmentorlabor,therequirementsofaccuratepositioning,trajectoryinformationtransmissionandvisualmanagementareincreasedgreatlywiththedevel

8、opmentofpublicsecurityinformationconstruction.Inafixeddetectionregion,WirelessSensorNetwo