基于TOF測(cè)距的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的信息感知和處理技術(shù)，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、軍事偵查、醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，而這些所有應(yīng)用的前提是必須知道節(jié)點(diǎn)的位置信息，否則節(jié)點(diǎn)采集的信息就失去了其應(yīng)有的價(jià)值。節(jié)點(diǎn)的定位技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)現(xiàn)有定位算法的計(jì)算量大、能耗大、定位精度低及穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，基于飛行時(shí)間（Time of Flight，TOF）測(cè)距技術(shù)，設(shè)計(jì)了兩種新型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法，并分別對(duì)兩種定位算法進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2、。
　　本文將測(cè)距和測(cè)角度相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于旋轉(zhuǎn)定向天線的定位算法。在分析TOF測(cè)距原理的基礎(chǔ)上，針對(duì)TOF測(cè)距方法存在的測(cè)距偏移現(xiàn)象，并且偏移量是隨環(huán)境變化而變化，設(shè)計(jì)了一種基于偏移量補(bǔ)償?shù)腡OF測(cè)距方法，首先通過在線建模求測(cè)距偏移量，然后利用偏移量對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。為了提高定向天線測(cè)角精度，依據(jù)定向天線的波瓣圖，設(shè)計(jì)了一種基于曲線擬合的定向天線測(cè)角方法。最后將TOF測(cè)得的距離和定向天線測(cè)得的角度相結(jié)合得到未知節(jié)點(diǎn)的位置信

3、息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該定位算法的測(cè)距精度達(dá)到0.83m，測(cè)角精度達(dá)到1.65°，且最終的定位精度高達(dá)3.94％。
　　本文通過大量仿真和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三邊測(cè)量定位算法的缺陷，在測(cè)距精度很高的情況下，時(shí)常會(huì)存在異常定位誤差，經(jīng)過詳細(xì)分析及公式推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)是三邊測(cè)量定位算法的錨節(jié)點(diǎn)布局產(chǎn)生了病態(tài)矩陣，最終導(dǎo)致了異常的定位誤差，因此本文設(shè)計(jì)了一種基于矩陣向量正交度的定位算法，該算法用矩陣向量正交度來衡量定位矩陣的病態(tài)程度，剔除病態(tài)程度大的錨節(jié)點(diǎn)布局，