应用ZigBee技术的航天器内部三维空间定位方案

《应用ZigBee技术的航天器内部三维空间定位方案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、v01．24No．3航天器工程第24卷第3期40SPACECRAFTENGINEERING2015年6月应用ZigBee技术的航天器内部三维空间定位方案龙吟郭佩夏奕张璐杨佳欣(中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要针对航天器内部缺少三维空间定位方案的问题，提出一种应用紫蜂(ZigBee)技术的无线传感器网络定位方案，即通过在航天器内部布置ZigBee无线传感器网络，设置若干数量的参考节点和未知节点，利用参考节点的先验位置信息，以及针对未知节点的测距信息，完成对未知节点的三维空间定位。建立基于参考节点平面的三维空间坐标系，根据到达角度(AOA)计算出未知节点的法向坐

2、标(Z坐标)，将未知节点投影至参考节点所在平面(XOY平面)，利用三边定位法计算出未知节点在X0y平面的坐标。该方案理论上最少只需要6个参考节点，就可以实现对航天器内部未知节点的定位，并且不需要时间同步，适合于无线传感器网络的低复杂度设计需求；利用到达时间差(TDOA)算法进行AOA计算，通过对参考节点进行分层布局，避免使用复杂的天线阵列技术。仿真验证结果表明：本文方案具有较高的定位精度，同时具有较低的硬件和组网要求，以及较低的计算和通信开销，适合于航天器内部的三维空间定位。关键词航天器内部；三维空间定位；紫蜂技术；到达时间差；到达角度中图分类号：TN911．7文献标志码：ADOI

3、：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．03．007Three-dimensionalLocalizationSchemeforSpacecraftIndoorEnvironmentUsingZigBeeLONGYinGUOPeiXIAYiZHANGLuYANGJiaxin(InstituteofMannedSpaceSystemEngineering，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Tosolvingtheproblemof1ackofanefficientthree—di

4、mensionallocalizationschemeforspacecraftindoorenvironment，athree-dimensionallocalizationschemebasedonWSN(wirelesssensornetwork)usingZigBeeisproposed．TheWSNdeployedinthespacecraftiscomposedofreferencenodesandunknownnodes，andthereferencenodes’positionsareknowntohelploca—tingtheunknownnodes．Athre

5、e—dimensionalcoordinateisestablishedbysettingtheplanewherethereferencenodesareplacedastheplaneXOY，andtheZcoordinateisfiguredoutbyAOA(angleofarrival)．TheunknownnodeisprojectedontheplaneXOY，andtheXcoordinateandYcoordinateontheplaneXOYarecomputedbythetrilaterationlocalizationstrategy．Theoretical—

6、ly，onlysixreferencenodesarerequiredtolocatea11theunknownnodesthree-dimensionallybyusingtheproposedscheme．Meanwhile，synchronizationofthenetworkisnotnecessary，whichreducesthecomplexityoftheWSN．TIX)A(timedifferenceofarrival)isadoptedtoestimateAOA，andtheangleestimationisalsodependentonthehierarchi

7、caldeploymentofthereferencenodes．Therefore，thecomplicatedantennaarraysforAOAarenotrequired．Thesimulationresultsshowthattheschemeproposedcanlocateaccurately，makeslessrequirementsforthehardware，network，computing收稿日期：2014—07—07；修回日期：2014—0