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尽管无线传感器网络的测距系统近年来已经被广泛研究,然而已有的研究成果对于实验的可能性并没有进行深入探讨。实验可能性的缺乏,即使是有很好的仿真数据,研究无线定位等问题在现实条件下都会变得受限,甚至是不可能。比如在实验平台上用声音强度和无线电信号强度的方式,根据它们各自的强度-距离方程得出距离数据,如果要得到准确的距离,必须要做很多误差处理算法,严重影响着开发进度。本课题基于超声波模块(SRF08)测距提出了一种全新的室内定位手段与控制策略。所提出的方法可以根据现代编程方法和现代硬件设备来实现,可以实现对目标的跟踪,比如能够实现对机器人运行轨迹的测定和控制。本课题所提出的测距方法能够在稳定的动态控制过程中可靠运行,并能够采集到准确的数据,可实现上位机和下位机的双向通信。
本课题中,基于超声波的测距方法使得大量的应用成为可能,我们可以升级它为无线定位系统,成为安防系统,医疗检测系统等等。在无线节点变多的情况下,网络的规模会相应的增大,相关的路由算法会变得越来越复杂,越来越有挑战性。从这种意义上而言,我们提出的基于超声波的测距方法对于时间及能量的节约在实际应用中有着极其重要的意义。这为真正的实现家庭自动化的发展提供了强有力的支持。
本课题研究了基于IEEE802.15.4和超声波传感器的定位系统,给出了实验软硬件平台,良好的人机界面并将扩展卡尔曼滤波算法运用到系统的状态数据估计上,其应用解决了无线传感器在室内定位中的核心问题,为以后扩展系统升级为智能家居通信,安防等应用确定了方向。
本课题首先从超声波模块,TinyOS,MicaZ,LabVIEW连接成为可实现的系统入手,进而过渡到研究上位机编程,最后深入对室内定位估计问题即扩展卡尔曼滤波算法的研究。除了理论分析,本课题也包含了仿真研究以验证所提方法的有效性。