無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)室內(nèi)定位研究.pdf

1、控制科學(xué)歷經(jīng)經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制、智能控制、網(wǎng)絡(luò)控制的發(fā)展過程，應(yīng)用到生活實(shí)踐中的方方面面?？刂圃絹碓匠蔀橐环N指導(dǎo)思想，而不僅僅是技術(shù)手段。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是普適計(jì)算的關(guān)鍵支撐技術(shù)，是控制科學(xué)的研究前沿，具有很廣的應(yīng)用前景。
　　微機(jī)電系統(tǒng)和無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，使得配備大量低成本、微傳感器、大規(guī)模部署無(wú)錢傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究成為可能。許多基于WSN的應(yīng)用，如環(huán)境監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航、目標(biāo)探測(cè)與跟蹤等，都相應(yīng)的得到了發(fā)展。其中，位置感知（即定位）是無(wú)

2、線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要應(yīng)用，帶有位置信息的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往更有意義，甚至是某些應(yīng)用的基本要求。
　　本文面向控制學(xué)科的前沿研究方向----無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)理論及其應(yīng)用技術(shù)，以室內(nèi)定位研究為對(duì)象，以定位精度、自適應(yīng)能力為目的，研究室內(nèi)環(huán)境中對(duì)目標(biāo)的定位問題。本文對(duì)室內(nèi)定位的研究遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的研究思路，主要體現(xiàn)在定位環(huán)境要求由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、定位應(yīng)用要求由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、定位性能要求由簡(jiǎn)單到復(fù)雜這三個(gè)方面。在研究方法上，以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，采用幾何分

3、析法、圖論、模糊聚類、模擬退火、路徑規(guī)劃、預(yù)測(cè)、信息融合等方法，在室內(nèi)環(huán)境中研究滿足性能要求的定位算法。本文力求在研究方法和思路上有所突破，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　?、傧到y(tǒng)、全面的總結(jié)了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的定位研究成果。闡述了定位問題的原理及問題描述，研究了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位分類方法，并以粗粒度到細(xì)粒度分類為主線，總結(jié)當(dāng)前研究的典型定位方法，分析了這些方法的優(yōu)點(diǎn)和不足之處。
　　②在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，面向室內(nèi)單一環(huán)境，提出

4、一種基于測(cè)距定向的分步求精定位算法。該算法主要解決室內(nèi)單一環(huán)境下的定位精度問題，通過分析與論證，建立RSSI測(cè)距定向模型，確定目標(biāo)所在的較小區(qū)域，然后采用質(zhì)心定位求解最終位置。同時(shí)，在算法優(yōu)化方面，采用多種優(yōu)化規(guī)則來進(jìn)一步提高精度。
　　③面向由多個(gè)單一環(huán)境構(gòu)成的室內(nèi)復(fù)雜環(huán)境，基于圖論模糊聚類，提出一種RSSI參數(shù)自適應(yīng)定位算法。該算法以圖論為主要理論支撐，以圖論聚類法為主要模糊聚類方法，通過分析室內(nèi)不同區(qū)域內(nèi)的RSSI分布特性，

5、提出基于RSSI模糊聚類的區(qū)域自適應(yīng)方法，將室內(nèi)定位區(qū)域劃分為若干RSSI特性較明顯的子區(qū)域，然后提出子區(qū)域內(nèi)的參數(shù)自適應(yīng)估計(jì)方法，估計(jì)各個(gè)子區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，以此參數(shù)作為區(qū)域的RSSI測(cè)距參數(shù)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間的測(cè)距，最后提出子區(qū)域間的RSSI補(bǔ)償機(jī)制來提高區(qū)域間的測(cè)距精度。
　?、茉谀承?yīng)用中，需要考慮采用較少參考節(jié)點(diǎn)來同時(shí)對(duì)較多目標(biāo)（本文稱作?協(xié)作組‘）進(jìn)行定位的問題。針對(duì)多個(gè)未知節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的?協(xié)作組‘的定位問題，在采用較少參考節(jié)點(diǎn)的

6、情況下，基于模擬退火提出一種RSSI自適應(yīng)補(bǔ)償定位算法。該算法將各個(gè)未知節(jié)點(diǎn)間的信息利用起來，分析室內(nèi)協(xié)作定位情況，得到需要解決的RSSI補(bǔ)償問題；并采用改進(jìn)的SA算法解決此問題，在較少的參考節(jié)點(diǎn)情況下，提高算法的定位精度和自適應(yīng)能力。
　　⑤引入物理空間信息，基于路徑規(guī)劃，提出一種室內(nèi)移動(dòng)目標(biāo)預(yù)測(cè)方法，并結(jié)合預(yù)測(cè)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位。該算法首先結(jié)合室內(nèi)建筑格局的空間信息，建立室內(nèi)路徑規(guī)劃模型，用以約束目標(biāo)的移動(dòng)軌跡；并以此模型為信息