無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)格法與橢圓測量模型的無源感知定位算法研究.pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)越來越多地應(yīng)用于環(huán)境感知、目標(biāo)監(jiān)測等方面。已有的無線傳感器定位技術(shù)多為有源定位，定位目標(biāo)需要綁定有源器件或電子標(biāo)簽，在條件受限的環(huán)境中適用性不高。近年來利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接收信號強(qiáng)度指示RSSI(Received Signal StrengthIndication)進(jìn)行無源感知定位(Device-free Localization)的概念被提出:通過目標(biāo)對無線信號的吸收、反射、折射作

2、用而造成的鏈路RSSI變化，實(shí)現(xiàn)對感知目標(biāo)位置的估計(jì)。無源感知定位使目標(biāo)脫離了有源電子器件的限制，具有更強(qiáng)的靈活性與適用性，其中定位算法成為無源感知定位研究的重點(diǎn)。
　　本文首先對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與無源感知定位技術(shù)進(jìn)行了概述，對各類定位算法模型進(jìn)行了分類與比較，重點(diǎn)研究了基于RSSI的無源感知定位算法，將網(wǎng)格法(Sensor Grid Array)與橢圓測量模型(Ellipse Measurement Model)結(jié)合，提出了基于網(wǎng)

3、格法與橢圓測量模型的無源感知定位算法。算法首先根據(jù)網(wǎng)格法定位原理，利用傳感器節(jié)點(diǎn)鏈路對感知區(qū)域進(jìn)行劃分，再通過比較鏈路RSSI的相對變化對鏈路進(jìn)行篩選并結(jié)合橢圓測量模型繪制圓環(huán)線，依據(jù)橢圓交點(diǎn)確定感知目標(biāo)位置。在確定算法的基本流程后，需對所使用的橢圓模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)算法的整體過程。因此本文在以CC2530芯片為核心的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行定位實(shí)驗(yàn)，通過對定位誤差數(shù)據(jù)的收集與分析，實(shí)現(xiàn)了模型參數(shù)的反向推導(dǎo)，確定了算

4、法的最終形式。
　　算法確定后，在原實(shí)驗(yàn)平臺的基礎(chǔ)上分別改變傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)目與感知區(qū)域面積，重新進(jìn)行無源感知定位實(shí)驗(yàn)，完成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集并配合MATLAB進(jìn)行算法仿真與模擬定位，驗(yàn)證了算法的有效性。通過定位誤差分析與算法比較可以發(fā)現(xiàn):基于網(wǎng)格法與橢圓測量模型的無源感知定位算法相較于傳統(tǒng)的網(wǎng)格法能夠以較低的傳感器節(jié)點(diǎn)密度獲得相近的定位精度，但會使定位產(chǎn)生邊緣效應(yīng);相較于掃描成像法，基于網(wǎng)格法與橢圓測量模型的無源感知定位算法能夠以更低的