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《WSN定位誤差分析及精度控制方法.pdf》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、碩碩碩士士士學(xué)學(xué)學(xué)位位位論論論文文文WSN定位誤差分析及精度控制方法ANALYSISONWSNPOSITIONINGERRORANDPRECISIONCONTROLMETHOD鞏鞏鞏紫紫紫君君君哈哈哈爾爾爾濱濱濱工工工業(yè)業(yè)業(yè)大大大學(xué)學(xué)學(xué)2015年年年6月月月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào):TN965.5學(xué)校代碼:10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào):621.396密級(jí):公開(kāi)工工工學(xué)學(xué)學(xué)碩碩碩士士士學(xué)學(xué)學(xué)位位位論論論文文文WSN定位誤差分析及精度控制方法碩士研究生:鞏紫君導(dǎo)師:孟維曉教授申請(qǐng)學(xué)位:工學(xué)碩士學(xué)科:信息與通信工程所在單位:電子與信
2、息工程學(xué)院答辯日期:2015年6月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TN965.5U.D.C:621.396DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringANALYSISONWSNPOSITIONINGERRORANDPRECISIONCONTROLMETHODCandidate:GongZijunSupervisor:Prof.MengWeixiaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeci
3、alty:InformationandCommunicationEngineeringAliation:SchoolofElectronicandInformationEngineeringDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近年來(lái),對(duì)于小型無(wú)線移動(dòng)設(shè)備的定位得到了越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)WSN(WirelessSensorNetworks,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))的定
4、位是其中一個(gè)分支。在WSN中,通常都存在一些為位置已知的節(jié)點(diǎn),被稱為錨節(jié)點(diǎn),其他節(jié)點(diǎn)為位置未知的普通節(jié)點(diǎn)。未知節(jié)點(diǎn)通過(guò)測(cè)量自身與通信范圍內(nèi)錨節(jié)點(diǎn)的距離或到達(dá)角等信息來(lái)得到自身位置。事實(shí)上,利用信號(hào)強(qiáng)度傳播模型,可以通過(guò)RSS(ReceivedSignalStrength,接收信號(hào)強(qiáng)度)來(lái)估計(jì)出收發(fā)端的距離?;赗SS的測(cè)距方法得到了廣泛的關(guān)注和研究,因?yàn)樗恍枰~外的硬件支持,且算法很簡(jiǎn)單。但該系統(tǒng)存在兩個(gè)很大的問(wèn)題。1)由于無(wú)線信道快衰落和慢衰落的影響,基于RSS的測(cè)距精度很低。慢衰落即陰影衰落,它對(duì)于測(cè)距精度
5、的影響已經(jīng)得到了廣泛的研究。而快衰落由多徑效應(yīng)引起,一般認(rèn)為可以通過(guò)多次測(cè)量取平均的方法來(lái)予以消除,所以很少有相應(yīng)的研究。但是,當(dāng)所要求的精度給定時(shí),所需的測(cè)量次數(shù)依舊懸而未決。2)該定位系統(tǒng)的定位精度不止受到測(cè)距精度的影響,還與錨節(jié)點(diǎn)相對(duì)于未知節(jié)點(diǎn)的分布狀況有關(guān)。這就使得不同的節(jié)點(diǎn)的定位精度不同,有時(shí)甚至相差很大。一些節(jié)點(diǎn)的定位精度很高,而另外一些可能很低。這就使得整個(gè)系統(tǒng)可靠性很差、很不穩(wěn)定。針對(duì)以上問(wèn)題,本文主要完成了以下方面的工作:1)對(duì)于測(cè)距問(wèn)題,很重要的一個(gè)問(wèn)題就是如何得到無(wú)線信道的參數(shù)。通過(guò)測(cè)量少數(shù)
6、幾個(gè)點(diǎn)的RSS值,再利用最小二乘法來(lái)估計(jì)所需參數(shù)。本文在實(shí)際環(huán)境下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),證明了該方法的有效性和準(zhǔn)確性。2)從理論上詳細(xì)地分析了快衰落對(duì)測(cè)距精度的影響。首先假設(shè)快衰落服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布,推導(dǎo)出了原有的測(cè)距方法的誤差分布函數(shù)。理論分析表明該方法存在固有偏差,但通過(guò)一個(gè)很簡(jiǎn)單的修正即可以變?yōu)闊o(wú)偏估計(jì)。為了證明該方法的性能,進(jìn)一步推導(dǎo)了基于RSS測(cè)距的CRLB(Cramer-RaoLowerBound′,克拉美羅下限),即測(cè)距誤差的方差所能達(dá)到的最低程度。各個(gè)方面的論證都表明,測(cè)距誤差的方差與收發(fā)端距離的平方成正比。
7、3)測(cè)距后即得到了一系列的方程組,本文通過(guò)線性迭代的方法進(jìn)行求解。通常使用最小二乘法,但在基于RSS測(cè)距的背景下,該方法可以被證明并非最優(yōu)。本文進(jìn)一步給出了最優(yōu)的迭代矩陣,以達(dá)到最小化定位誤差的目的。-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文4)為了解決系統(tǒng)的不穩(wěn)定性問(wèn)題,本文定義了GDOP(GeographicalDilutionofPrecision,幾何精度因子),并基于此概念提出了APC(AutomaticPrecisionControl,自動(dòng)精度控制)算法。該算法通過(guò)迭代動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)測(cè)量次數(shù),從而使定位精度穩(wěn)定
8、在給定的限制附近。關(guān)鍵詞:RSS;快衰落;WSN;定位精度:不穩(wěn)定性;參數(shù)估計(jì)-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractRecentyears,localizationofwirelessmobiledevicesdrawmoreandmoreattention.Amongthem,animportantbranchispositioningofWSN(Wir