基于卡尔曼滤波的WSNs定位系统研究与设计

被引量 : 0次 | 上传用户:zwb1102
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
让世界的每一个角落都有知觉,这是现在智能科技的发展方向。融合了多种先进技术的无线传感器网络,作为一种全新的数据采集和信息传输技术,在目标追踪、环境监测和搜索救援上有着巨大的潜力。而传感器节点的位置成为服务体验的重要的基础信息。无法避免的是,某些区域的传感器数量很少,因此不得不使用基于测距的定位算法。显然,测距的精度将直接影响到定位的精度。考虑基于RSSI (Received Signal Strength Indicator,接收信号强度)的测距方式,RSSI的波动势必会对测距造成影响。因此,本文将从RSSI滤波的角度,研究如何从节点采集的原始数据入手,提高定位的精度。首先,文章对无线传感器的研究背景及应用进行阐述,然后对WSNs (Wireless Sensor Networks,无线传感器网络)的基本原理、测距技术和坐标计算方法以及它们的应用范围和不足进行了分析,并总结了定位算法设计时需要注意的要点。接着,本文从数据采集出发,使用真实实验环境采集而来的LQI数据,转换为RSSI值。仔细分析,发现无障碍干扰的RSSI值是在一个区间内波动;而当有障碍物干扰,不规律的误差峰值仍旧是围绕着一个区间波动。文章提出采用卡尔曼滤波算法对采集RSSI数据进行平滑处理之后进行定位。通过仿真发现,末尾几个样本对最后的优化结果有较大的影响。为了消除样本尾部误差给算法造成的干扰,文章进一步提出在使用卡尔曼滤波后再使用中值滤波。再次仿真验证算法的可行性和改进效果,并与单一的卡尔曼滤波算法进行了对比。结果表明,卡尔曼-中值算法能较好地平滑RSSI值的波动,稳定性较好。另外,在计算参考节点和待定位节点距离时,由于信号衰减模型参数A、n直接关系到测距精度,它们容易受到环境影响,并且计算繁琐。本文提出不计算信号衰减模型参数A、n的定位算法,并与计算A、n的定位算法做仿真对比,发现计算结果相同,从而验证了不计算A、n算法的正确性。最后,论文根据以上的理论,实现了一个基于CC2530芯片的WSNs定位原型系统。底层采用主控芯片为TI的CC2530的5个传感器组成的数据采集网络,采集实验所需的LQI数据通过串口传送至PC;上层定位算法将原始数据转换为RSSI值,并进行卡尔曼-中值滤波,然后使用不计算信号衰减模型参数的定位算法,计算出待定位节点的坐标,最后使用GDI+实时绘出。经过反复实验,本系统能够有效地降低了定位误差,静态定位的跳动现象得到解决。文章末尾对全文进行了总结和展望,反省了本次研究的不足和局限性。并对今后的研究方向,做了大致的规划。
其他文献
关于股指期货套利的问题,一直以来都是国内外优秀学者致力于研究的领域之一,股指期货的套利方式有很多种,期现套利、跨期套利、跨市场套利等等,而在这众多的套利方式中,股指期货与
区综合交通平台建设将大力提升我区交通综合管治水平。该项目的建成,将为某区全面掌控交通综合信息、实现区域综合治堵、提升交通公共服务能力提供重要支撑。我区部分路段的
农产品流通市场体系建设既是我国宏观经济持续健康发展的重要组成部分,也是建设美丽中国、构建美好新农村的必然要求,还是事关妥善解决好当下“三农”问题的核心问题之一。建
在西学东渐的政治思潮系谱中,无政府主义在中国百年来历史舞台上曾占据了重要的位置。在中国发展的无政府主义思潮,不同于其在西方的原始模板。后者系在西方近代社会条件下产生
选择海坛岛2座内陆山体(瑞岭山、东屿)和1座临海山体(白犬山)的次生植被,以3种样线法(共计9条样线)和标准样方法(共计29个调查样方)进行植被调查。采用数量生态学和植被生态学中的曲线拟合、重要值计算、组平均聚类、物种多样性指数计算以及典范对应分析和冗余分析等方法,对样线法植被调查的物种差异以及研究区次生植被的物种组成、群落类型、物种多样性与环境相关性进行了分析讨论,旨在探究样线法种-距离关系及研
收费公路政策缓解了我国公路建设资金短缺的矛盾,随着国民经济和交通事业的快速发展,收费公路建设也呈迅猛发展势头。但是目前收费标准偏高的问题十分突出,道路使用者怨声载
国际贸易融资业务目前已成为许多国际性银行的主要业务之一。针对我国汇改后商业银行开展国际贸易融资业务中最主要的汇率风险,我国目前应采用外汇敞口头寸汇率风险评估方法,利
结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一,其发病率高居世界恶性肿瘤的第三位,死亡率居第四位。到目前为止,对于晚期或已经发生侵润转移的结直肠癌患者来说,有效的治疗措施很有限,故新
目的通过对60例糖尿病合并冠心病患者PCI术围手术期的干预,分析其效果。方法采用自制调查问卷,分析干预前后60例糖尿病合并冠心病行PCI术患者对疾病知识了解及相关护理措施等
课程标准在国家课程建设中占据了纲领性的地位。美国是世界上综合实力排名第一的大国,不仅它的政治实力,而且它的经济实力,都对世界其他国家产生着重要的影响,美国的教育模式