基于移动信标节点的无线传感器网络定位算法设计

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论文设计了一种可移动信标节点的组合定位算法FBNTCSEKF(four beacon nodes trilateral centroid sequential extended kalman filter),该算法主要针对无线传感器网络中移动信标节点进行定位的情况。论文在实际平台上设计与实现了该算法,并对该算法中相关的定位算法和滤波算法做了相应的研究。论文阐述了所应用的硬件和软件平台,在此基础上,提出了定位系统设计的整体方案。采用无线信号传播的对数-常态模型,实现了通过节点接收能量RSSI进行测距的方案,对测量得到的距离通过最小二乘法进行了初步地修正。提出了一种基于四个信标节点的三边质心FBNTC(four beacon nodes trilateral centroid)定位方法,该算法对原有的三边定位法进行了改进,通过节点间的距离和信标节点的坐标使用该方法进行定位。在实现基本定位算法的基础上,进一步设计了基于可移动信标节点的组合定位FBNTCSEKF算法,该组合算法在初始定位后运用序贯扩展卡尔曼滤波SEKF(sequential extended kalman filter)对未知节点坐标进行了滤波计算,从而减少定位过程中产生的误差。论文给出了SEKF算法的系统状态方程和观察方程,并阐述了时间更新和测量更新的相关过程。论文通过实验对对数-常态模型的参数进行了标定,通过在不同距离上的测试,运用最小二乘法得到测量距离与实际距离之间的关系;论文还依次验证了基本的三边定位算法和基于四个信标节点的三边质心定位方法,对两种定位方法在定位结果上的准确性进行了比较;论文还测试了基于移动信标节点的FBNTCSEKF组合定位算法,对滤波前后定位结果上的准确性差别作了对比。结果表明,论文设计的FBNTCSEKF组合定位算法可定位针对移动信标节点定位的情况,算法具有有效性。
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