基于能耗优化的分布式人员定位系统的研究

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人员定位技术由于其在生产生活中广泛的应用需求,且具有重大的社会意义和经济意义,其研究得到了学术界和工业界的大量关注。人员定位技术在医疗、采矿、物流等多个行业,公共安全、生产安全等多个领域均有广泛应用前景。然而,已有人员定位方案以GPS定位、WiFi定位、GSM等方式为主,其存在定位能耗高、部署成本高等缺陷,限制了其人员定位技术的规模化应用。  因此,本文进行了如何使用分布式人员定位技术,降低定位功耗的研究。本文的主要成果可概括为以下三方面:  1、给出了一种低能耗分布式人员定位算法;给出了一种基于节点间协作的设备间(Device-to-Device)定位方式。该方法假设某设备的位置已知,作为锚节点;通过待定位设备以无线近距离通信方式将其运动信息发送给锚节点,使用锚节点计算待定位设备的相对位置,并进一步得到其绝对位置,上报服务器。该算法可以通过设备间协作,用传感器数据采集、传输替代开启GPS,实现定位,从而有效降低定位能耗。  2、给出了一种锚节点选择算法;对所有节点定位能耗进行建模,在模型上给出能耗最优问题的数学表达。基于背包问题与相应理论,本文进一步给出了一种基于贪婪算法的簇头选择算法,使所有待定位节点的整体能耗最低。  3、设计了一种能耗优化的分布式人员定位系统;采用如上两种算法,结合人员定位系统实际需求,对定位服务器端系统流程、系统子模块和定位节点端流程、子模块进行了设计。  基于能耗优化的分布式人员定位系统算法的研究,一方面是导航、跟踪和基于位置服务等研究的基础,有较大科技意义;另一方面,在医院资产、人员跟踪定位;仓库中托盘、货物跟踪定位;堆场中集装箱、拖车跟踪定位;工厂人员、工具、在制品跟踪定位;煤矿、油田环境监测和人员跟踪定位;监狱犯人的追踪定位、安全监管;校园、小区的资产、人员、车辆定位;公共场所资产、人员跟踪定位等领域有着清晰的应用需求,有着重大的社会意义和经济意义。
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