基于无线传感器网络的定位系统研究与设计

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定位技术作为无线传感器网络关键技术之一,有十分广泛的应用前景。在现实生活中,如机场大厅、展厅、仓库、超市、图书馆、地下停车场、矿井等环境中,常常需要定位技术来确定移动终端、设施与物品的位置信息。另外,无线传感器网络的某些路由机制、覆盖信息、负载均衡和拓扑结构控制等也依赖于定位技术来确定节点的位置。因此,针对基于无线传感器网络的定位技术的研究是无线传感器网络研究热点问题之一,具有重要的理论与实际意义。  本文首先对无线传感器网络的结构、特征和关键技术以及常用的无线通信技术进行分析和研究,然后,研究基于无线传感器网络定位技术原理、定位算法以及国内外现存的定位系统,并分析现存定位技术的优缺点和应用背景。在此研究基础上,对基于RSSI的定位算法分析和研究,通过对定位算法测距阶段产生测距误差的分析,利用路径损耗指数自适应求解算法建立定位算法的自适应测距模型。本文还进一步利用Gaussian均值模型处理节点收集的RSSI数据以避免小概率RSSI值对定位精度的影响以及利用最小二乘法建立测距误差校正模型对测距进行校正。在本文最后,利用CC2430/CC2431无线通信芯片和其它外围器件设计定位系统的硬件系统,在IAREmbedded Workbench开发平台和符合ZigBee协议的Z-stack2006协议栈上设计实现定位系统的软件系统。结合改进定位算法,对系统的性能进行了测试,测试结果表明,定位精度得到了明显提高。
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