基于ZigBee的WSN室内定位技术研究

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无线传感器网络(WSN)融合了微机电系统(MEMS),片上系统(SOC)、无线通信和传感器等多种技术,随着以上多种技术的飞速发展,无线传感器网络已成为当下科学工作者研究的热点。无线传感器网络在多个领域都有着宽广的应用前景,例如军事国防、环境监控、医疗护理监控、建筑物状态监控等等,室内无线定位也是无线传感器网络的一项重要应用。由于室内环境复杂,干扰大,反射、绕射、折射和散射造成的多径效应明显,而且因人员的走动而造成的衰落现象非常严重,所以室内定位的难度相对较大。室内无线定位技术及其定位算法已成为当前的研究热点之一,如何提高定位算法的精度依然是当前研究的重点和难点。本文首先对ZigBee协议、无线传感器网络和目前常用的室内定位技术进行了简单的介绍,其中重点介绍了基于接收信号强度指示(RSSI)的室内定位技术以及各种相关的定位算法。然后,研究了目前几种常用的基于RSSI的经典定位算法,分析比较了这几种算法的性能和优缺点。通过对比分析加权质心算法和最小二乘法的特点以及不足,本文研究了一种改进的动态校准混合算法。在本算法中,首先研究了一种动态即时求解路径衰落因子的方法,一定程度上提高了RSSI测距的准确度,随后又研究一种基于加权质心法的改进的混合算法,提高了定位的精度,并在MATLAB平台上进行了仿真。在仿真中,本文将研究的动态校准混合算法与最小二乘法和加权质心算法进行比较,得到在不同仿真条件下的误差统计数据。仿真数据表明,新算法在精度上要优于其它传统算法。
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