基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及ZigBee技術(shù)的室內(nèi)定位算法研究.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WSN）也步入了一個(gè)新的發(fā)展階段。作為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的一部分，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在大型建筑物如倉(cāng)庫(kù)、礦井、商場(chǎng)等室內(nèi)環(huán)境下有著眾多的應(yīng)用。在這些應(yīng)用中可以準(zhǔn)確地判斷出事件發(fā)生的室內(nèi)位置是非常重要的，其可以提高整個(gè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能。所以基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位算法也越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外科研人員的關(guān)注。
　　由于 ZigBee技術(shù)具有低功耗、高可擴(kuò)充性等優(yōu)點(diǎn)，因此本文算法研究的

2、硬件平臺(tái)基于ZigBee技術(shù)。使用德州儀器公司生產(chǎn)的CC2530芯片和ZigBee技術(shù)搭建ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)的幾種定位算法進(jìn)行學(xué)習(xí)，主要研究了基于信號(hào)損耗模型的定位算法。在針對(duì)非視距環(huán)境下無(wú)線信號(hào)的不精確、不穩(wěn)定給實(shí)現(xiàn)定位帶來(lái)的影響，提出利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的線性和非線性擬合能力來(lái)優(yōu)化定位計(jì)算結(jié)果。首先使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)擬合室內(nèi) RSSI值與距離值之間的映射模型，利用映射模型將RSSI值映射為節(jié)點(diǎn)之間的

3、距離信息。使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以使得定位算法在RSSI值轉(zhuǎn)換為距離信息時(shí)不受到由于路徑損耗模型選取了固定環(huán)境參數(shù)所導(dǎo)致的問(wèn)題。帶有噪聲的 RSSI測(cè)量值可以直接和實(shí)際坐標(biāo)位置一起用來(lái)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際定位計(jì)算實(shí)驗(yàn)中，利用ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)所采集到的無(wú)線傳感器的RSSI值作為訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入層，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出層得到定位算法所需的距離信息，最后使用加權(quán)質(zhì)心定位算法計(jì)算得到待測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明與基于路徑損耗模