【摘 要】
:
在无线传感器网络的诸多应用中,定位是基础性关键核心技术之一。对于大多数监测服务,没有精确的节点位置信息的感知监测数据往往是没有意义的,定位精度是一个至关重要的性能指标。定位精度主要受到噪声、节点位置误差、非视距(NLOS:Non-Line-of-Sight)误差等因素的影响。在现有的信号到达时间(TOA:Time-of-Arrival)、信号接收强度(RSS:Received-Signal-Str
论文部分内容阅读
在无线传感器网络的诸多应用中,定位是基础性关键核心技术之一。对于大多数监测服务,没有精确的节点位置信息的感知监测数据往往是没有意义的,定位精度是一个至关重要的性能指标。定位精度主要受到噪声、节点位置误差、非视距(NLOS:Non-Line-of-Sight)误差等因素的影响。在现有的信号到达时间(TOA:Time-of-Arrival)、信号接收强度(RSS:Received-Signal-Strength)和信号到达时间差(TDOA:Time-Different-Of-Arrival)等定位体制中,考虑上述影响因素的定位问题数学模型往往存在非线性、非凸性,求解十分不易。近年来发展起来的锥规划理论中,基于线性锥优化的线性规划、二阶锥规划及半定锥规划问题的可计算性,诸多更为复杂的优化问题通过等价地转化为上述模型而得以计算求解,这一特性极具吸引力。如何利用锥的特殊结构,将实际定位问题的数学模型统一到可计算线性锥规划的框架中,扩大我们在理论上对一些定位问题的理解和如何实现近似计算求解,成为一个重要的值得探索的研究方向。鉴于此,本文围绕无线传感器网络中基于TOA/RSS的定位优化问题,在对锥规划理论仔细梳理的基础上,针对实际定位场景中的具体问题,主要开展了以下研究工作:1、针对NLOS条件下基于RSS的定位方式,传统的加权最小二乘法、线性最小二乘法存在近似变换缺点,其核心问题是最大似然估计没有全局最优解。本文引入锥规划的优化算法,在NLOS条件下构造基于最小二乘相对误差(LSRE:Least Squared Relative Error)的RSS定位优化模型,引入松弛技术,将最大似然估计的非凸问题转化为凸优化问题,能够得到全局最优解,从而提高定位精度。在仿真实验中,以衡量定位精度的评价指标均方根误差为因变量,以影响定位精度的主要因子,包括噪声标准差,传感器节点数目、NLOS路径个数和最大非视距误差变化逐一作为自变量,进行了本文所提基于半定锥的RSS算法与传统的加权最小二乘法、线性最小二乘法的对比分析,结果表明本文的定位算法在各种对比实验中其均方根误差都小于其它两种传统算法,即本文的基于半定锥的RSS定位算法具有更好的定位精度。2、NLOS条件下利用TOA机制进行定位时,同样的,也会产生最大似然估计问题。对最大似然松弛的手段并不唯一,本文在TOA定位中引入了二阶锥规划(SOCP:Second Order Cone Programming)方法,并与半定锥规划(SDP:Semidefinite programming)定位算法进行仿真对比分析。同样的,以噪声标准差、NLOS路径个数变化情况及累计分布函数随定位误差的变化等影响定位精度的因子逐一作为自变量,进行均方根误差作为因变量的研究。仿真结果表明,在各种自变量变化的情况下,SOCP算法比SDP算法都具有更好的定位精度。这也为无线传感器网络各种定位机制开展更深入的锥规划算法研究奠定了基础。3、基于LOS/NLOS条件下利用非同步TOA定位机制求解过程中产生的非线性非凸性展开研究,主要解决了两个核心问题。首先针对TOA定位时钟不同步产生时钟漂移问题,采用一种误差消除方法,将时钟偏移变量消去,有效简化了优化问题的求解。其次针对NLOS数据对定位性能影响严重问题,采用一种有效减少NLOS误差方法,研究一种NLOS路径信息已知时基于凸松弛的TOA定位改进算法。与NLOS路径信息未知时基于凸松弛的TOA定位改进算法,在NLOS路径数目、噪声标准差、NLOS误差大小的变化作为自变量,均方根误差作为因变量下,进行了仿真对比分析,仿真结果表明方法可以有效降低NLOS数据影响,提高定位算法性能。
其他文献
在基站中,信号的下行传输过程为:首先将光信号转换成电信号,再将电信号转换成无线信号。电信号的参与不仅使信号的传输变得复杂,需要复杂且高成本的信号处理设备,而且由于电子器件本身的限制,很难实现高速传输。为了降低基站建设成本,本文提出了一种基于微纳结构增强的石墨烯微波调制天线方案,该方案不需要将光信号转换成电信号,而是直接用光信号调制微波信号。没有了中间电信号的参与,信号处理电路变得简单,且石墨烯的超
习近平总书记曾指出:“各门课都要守好一段渠、种好责任田,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应。”教育的根本任务在于立德树人,从最初幼儿园教育到最终高校教育,都担负立德树人的重要使命。而中学是学生身心发展的重要阶段,也是形成正确价值观和人生观的重要时期,道德教育对学生身心健康发展起着不可忽视的作用,“课程思政”应运而生。“课程思政”是高校思想政治教育的重要载体,其在中学的研究与实施尚处在
民族精神为社会发展、国家繁荣提供强大的力量支撑,是中华民族绵延数千年不息不灭的重要支柱。高中思想政治课作为国家意识形态教育的主阵地,是帮助高中学生坚定政治信仰、树立科学三观、确定远大理想的关键课程,也是为国家培养合格接班人的重要学科。在当前的高中思想政治课中,民族精神培育已取得不小的成果,然而,由于现实中诸多主客观因素的影响,民族精神培育也存在一定困境。因此,急需深入了解高中思想政治课民族精神培育
人体行为识别正在成为当今一个受人瞩目的研究方向,已经被大量应用于摔倒人员监测、危险事件预警、人机互动、虚拟现实等领域。传统的算法知只能提取浅层的特征,无法对时空关系进行有效的建模。近年来,基于深度学习的双流卷积神经网络因其双流的架构可以有效的对时空关系进行建模且准确率高的优点而愈发流行,但是由于视频场景复杂多变,人体行为识别技术仍面临着诸多困难。首先,双流卷积神经网络的特征提取方式简单,无法充分提
作为一种常见的抗生素,磺胺甲恶唑(SMX)已广泛用于治疗呼吸道感染、肠道感染和其他疾病。由于它不能被人类或动物完全代谢,一旦排入环境,将对水生态系统和人类健康造成危害。基于过一硫酸盐(PMS)活化的高级氧化工艺降解水中抗生素受到广泛的关注。本研究围绕价格低廉,易于获取的Cu O材料并对其进行改性,制备出两种能够高效活化PMS用于降解磺胺甲恶唑降解的催化剂,并进行了充分的表征和活性研究,对其机理进行
在乡村旅游迅速发展的当下,乡村休闲旅游以一种新的模式呈现在大众眼前,成为乡村振兴的又一大推动力。乡村休闲旅游将农业、文化、旅游、教育等各方面相融合,拓宽了农业的新功能,对农村的产业结构进行了优化,有利于推动新农村的建设,同时也对传承传统文化和红色文化起到了积极作用,是推动农村地区经济发展的重要途径。大泽山镇是青岛市平度市的一个农业大镇和旅游大镇,因其得天独厚的地理和气候环境,盛产葡萄和樱桃等优良农
土壤碳库是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,其微小的波动可对大气二氧化碳浓度产生较大的影响。土壤激发效应(Priming effect,PE)能改变土壤有机质分解速率,在土壤有机质周转和全球气候变化过程中发挥着重要作用。然而现有研究大多假设不同土壤碳组分的激发效应是一致的,忽视了土壤碳组分差异对激发效应响应的影响,因此本研究采用物理分组方法获取颗粒态有机碳(Particulate organic
三峡水库消落区遭受周期性水淹,出现植被多样性减少,水土流失等一系列问题,在植物—土壤—微生物生态系统中具有生态脆弱性的特点。本研究从植物根际微领域出发,探究三峡消落区植被在淹水后根际土壤微环境的动态变化,对于认识消落区淹水前后土壤环境变化和指导修复生态具有重要意义。本研究以消落区三种优势植物狗牙根、苍耳、鬼针草根际土壤为研究对象,以非消落区优势植物荩草根际土壤为不淹水对照,以探究淹水对消落区优势植
“学习提示”是统编本高中语文教材的新内容,这部分的内容可以为教师教学指引方向,为学生自学提供帮助。面对较为枯燥和有一定难度的古诗文教学来说,它发挥着以下三方面功能:激发学生学习兴趣;提示学习重点和难点;提供学习方法和学习策略。而任务驱动理论可以让学生在师生互动的教学过程中,获得知识与技能,最后达到促进学生全面发展和提高学生核心素养的目的。因此,论文以统编高中语文古诗文“学习提示”为研究对象,引入任