無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位中關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)是由大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成的具有一定計(jì)算能力和通信能力的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)。由于它強(qiáng)大而靈活的功能,WSNs已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到許多領(lǐng)域,如軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。在許多情況下,傳感器節(jié)點(diǎn)的位置信息很重要,知道傳感器節(jié)點(diǎn)的位置而感知的數(shù)據(jù)才有意義。因此,如何正確定位傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)成為WSNs的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
　　為了實(shí)現(xiàn)WSNs的自身定位,常用的定位技術(shù)有基于接收信號(hào)強(qiáng)度指示(RSSI)、基于到達(dá)時(shí)間(TO

2、A)、基于不同波的到達(dá)時(shí)間差(TDOA)、基于到達(dá)角(AOA)以及混合定位方法。本文在總結(jié)和比較四種傳統(tǒng)的定位技術(shù)(RSSI、AOA、TOA以及TDOA)的基礎(chǔ)上,結(jié)合RSSI與AOA定位技術(shù)給出了一種基于RSSI的AOA估計(jì)算法。該算法利用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的方向圖部分重疊的定向天線接收RSSI值,通過(guò)雙方向圖求差法估計(jì)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的AOA。所提算法復(fù)雜度小,硬件成本低,適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的AOA估計(jì)平均誤差是6

3、.7度,室外的平均誤差是0.6度。
　　分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到多徑干擾是引起定位誤差的主要因素。為了消除多徑干擾,文中首先介紹了基于相關(guān)分析的多徑時(shí)延估計(jì)方法,并重點(diǎn)分析了兩種超分辨率時(shí)延估計(jì)算法——EM算法和WRELAX算法。它們都將多維優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列一維優(yōu)化問(wèn)題的迭代,雖然時(shí)延估計(jì)精度較高,但是需要迭代運(yùn)算,計(jì)算量較大。然后介紹了一種基于分?jǐn)?shù)階Fourier變換(FRFT)的多徑時(shí)延估計(jì)方法,它的計(jì)算復(fù)雜度比WRELAX算法小