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由于在国防科技、城市交通、生物医疗、环境检测等许多领域所具有的重要的科研价值和应用前景,无线传感器网络(WSN)技术得到了学术界极大的关注,是目前一个热点问题。ZigBee技术是目前最成熟的WSN中的代表,而节点定位技术是无线传感器网络中的一个基本的支撑技术。
论文首先概述了无线传感器网络节点定位技术的意义和发展现状。然后对ZigBee技术协议体系、网路结构和拓扑等进行了分析。对节点定位的基本原理、方法、分类进行了介绍。并在此基础上对几种常用的基于测距的定位算法和非基于测距的定位算法的原理、运算流程和优缺点进行了详细的分析。
为了满足无线传感器网络对成本、功耗等的条件限制,本文提出了基于RSSI方法测量未知节点到锚节点的距离,并用遗传算法对测距结果进行优化,最后用最小二乘的多边测量法实现节点位置计算。
在RSSI测距时,无线信号实际传输中,由于受多径传播、反射等的影响,信号衰减往往与自由空间的路径损耗模型存在差异。本文选用了路径损耗模型,并对路径衰减指数η进行了测定。
在测距结果优化阶段,节点定位问题从本质上是节点间距离测量的优化问题。遗传算法是模拟自然界进化过程的优化算法,运算简单,易于实现,具有较强的全局搜索性能。
在节点位置计算阶段,在距离测量中总存在误差,本文按照最小二乘原理,使用多变测量法,节点位置的选择使模型的误差最小。
文章最后给出了基于CC2530和CC2431的部分硬件和软件模块设计。并对本文提出的算法和不使用优化算法的定位算法进行了实验。实验结果表明,改进的算法提高了定位精度。相对其他测距算法,减小了系统成本。
论文首先概述了无线传感器网络节点定位技术的意义和发展现状。然后对ZigBee技术协议体系、网路结构和拓扑等进行了分析。对节点定位的基本原理、方法、分类进行了介绍。并在此基础上对几种常用的基于测距的定位算法和非基于测距的定位算法的原理、运算流程和优缺点进行了详细的分析。
为了满足无线传感器网络对成本、功耗等的条件限制,本文提出了基于RSSI方法测量未知节点到锚节点的距离,并用遗传算法对测距结果进行优化,最后用最小二乘的多边测量法实现节点位置计算。
在RSSI测距时,无线信号实际传输中,由于受多径传播、反射等的影响,信号衰减往往与自由空间的路径损耗模型存在差异。本文选用了路径损耗模型,并对路径衰减指数η进行了测定。
在测距结果优化阶段,节点定位问题从本质上是节点间距离测量的优化问题。遗传算法是模拟自然界进化过程的优化算法,运算简单,易于实现,具有较强的全局搜索性能。
在节点位置计算阶段,在距离测量中总存在误差,本文按照最小二乘原理,使用多变测量法,节点位置的选择使模型的误差最小。
文章最后给出了基于CC2530和CC2431的部分硬件和软件模块设计。并对本文提出的算法和不使用优化算法的定位算法进行了实验。实验结果表明,改进的算法提高了定位精度。相对其他测距算法,减小了系统成本。