本文選題：無線傳感器網(wǎng)絡 + 被動式目標定位　； 參考：《西北大學》2015年博士論文

【摘要】：無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Networks, WSN)與通信技術和計算機技術被譽為當今支撐電子信息產業(yè)的三大技術支柱。隨著信息技術的發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡廣泛應用于軍事、航空、環(huán)境、醫(yī)療、家居、工業(yè)、商業(yè)等領域。這些應用領域及相關系統(tǒng)通常需要知道被監(jiān)控對象發(fā)生事件的具體位置,才能及時做出相應提醒與決策。因此,研究無線傳感器網(wǎng)絡中的目標定位方法具有較強的現(xiàn)實意義和實用價值。當前,國內外研究者根據(jù)目標是否攜帶可與節(jié)點通信的設備,將無線傳感器網(wǎng)絡中的目標定位方法劃分為兩類,即主動式目標定位和被動式目標定位。其中,由于被動式目標定位技術具備部署成本低、數(shù)據(jù)處理方便并且對視線和監(jiān)測視角要求不高等特點,得到了廣泛的研究與應用。在被動式定位中,國內外現(xiàn)有工作已經取得了諸多顯著研究成果。然而,將其應用于室外大規(guī)模場景時,仍然面臨著諸多問題：(1)面對室外復雜不可控場景時,信號強度(RSSI, Receive Signal Strength Indication)缺失不完備,這將導致目標檢測及定位無法完成；(2)復雜環(huán)境下RSSI數(shù)據(jù)會隨時間遷移發(fā)生變化,這一現(xiàn)象將導致觀測數(shù)據(jù)與先驗知識庫失配,影響定位精度；(3)當不具備獲取任何先驗知識的條件時,如何利用目標對于網(wǎng)絡相關指標的影響進行定位,又如何保證定位精度；(4)當網(wǎng)絡節(jié)點類型復雜異構時,如何有效結合不同節(jié)點類型,達到較高的定位精度。因此,本文針對上述問題,開展了室外環(huán)境下被動式目標定位方法研究,為構建更為有效的被動式定位方法提供理論分析和技術支撐。論文的主要創(chuàng)新性研究內容如下：(1)提出一種基于雙層融合模型的被動式檢測方法針對室外復雜不可控場景下RSSI數(shù)據(jù)缺失不完備的場景,本文通過研究RSSI時空相關特性,采用貝葉斯網(wǎng)絡,設計了一種雙層融合模型。其中數(shù)據(jù)融合層解決目標探測問題,決策融合層則解決目標定位問題。在數(shù)據(jù)融合階段,本文將結合RSSI的局部穩(wěn)定性,設計了均值滑動檢測算法,彌補了數(shù)據(jù)稀缺這一被動式定位中不可避免的問題；在決策融合階段,本文將利用貝葉斯網(wǎng)絡,彌補不同時間段RSSI的相異性導致檢測誤差大的問題。通過真實環(huán)境實驗,驗證該方法可行性的,并對定位精度進行了分析。(2)提出一種基于二次估計的被動式定位方法針對野外復雜多變場景下RSSI數(shù)據(jù)隨時間遷移發(fā)生變化,導致觀測數(shù)據(jù)與先驗知識庫失配發(fā)生較大定位誤差這一問題,本文提出一種基于二次估計的被動式定位方法。在定位階段,本文通過空間獨立估計,完成對于目標的第一次定位；再通過時間均值與位置均值相結合的二次位置估計,將錯誤位置剔除,對目標的估計位置進行插值擬合,從而提高定位精度,解決了RSSI隨時間遷移變化的問題。本文通過兩組真實環(huán)境實驗,驗證了該方法的有效性。(3)提出一種基于鏈路感知自適應被動式定位方法針對無法獲取先驗知識的應用場景,本文通過深入分析無線信號空間傳輸模型,繞射模型及散射模型,提出一種新的鏈路感知自適應被動式定位方法,同時討論目標可定位性問題,設計單位定位區(qū)域,確保目標在監(jiān)測區(qū)可被定位且定位唯一。該方法在不增加數(shù)據(jù)類型的前提下,擴大了監(jiān)控區(qū)域,同時保證了目標可被定位且定位的唯一性。本文通過仿真及真實環(huán)境實驗,證明了該方法對于目標定位的可行性及在定位精度方面的優(yōu)越性。(4)提出一種基于異構數(shù)據(jù)源相互協(xié)同的被動式定位方法針對網(wǎng)絡中具有異構數(shù)據(jù)源的場景,本文采用了信號強度和紅外測距相結合的手段,對異構無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行協(xié)調,完成目標被動式定位。利用動態(tài)貝葉斯圖,協(xié)調信號強度和紅外測距兩種方法的適用特點,推導出適用于大規(guī)模室外被動式定位模型,同時通過粒子濾波方法,提高異構數(shù)據(jù)協(xié)同被動式定位方法的定位精度。仿真結果表明,異構數(shù)據(jù)協(xié)同定位方法能夠完成被動式定位要求,與其他定位方法相比,定位精度有所提升。
[Abstract]:Wireless Sensor Networks ( WSN ) is widely used in military , aviation , environment , medical , home , industrial , commercial , etc . With the development of information technology , the wireless sensor network is widely used in military , aviation , environment , medical , home , industrial , commercial and other fields .
( 2 ) The RSSI data in complex environment changes with time migration , which will lead to the mismatch of observed data with a priori knowledge base , which can affect the positioning accuracy ;
( 3 ) how to utilize the influence of the target to the network related indexes when there is no condition for obtaining any prior knowledge , and how to ensure the positioning accuracy ;
( 4 ) When the network node type is complicated and heterogeneous , how to effectively combine different node types and achieve higher positioning accuracy . In this paper , the passive target positioning method based on double - layer fusion model is studied to provide theoretical analysis and technical support for the construction of more effective passive positioning method .
This paper proposes a passive location method based on quadratic estimation .
This paper presents a new adaptive passive positioning method based on link - aware adaptive passive location method , which is based on the combination of signal strength and infrared distance measurement .

【學位授予單位】：西北大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212.9;TN929.5

【參考文獻】

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1 辛云宏,楊萬海;基于偽線性卡爾曼濾波的兩站紅外無源定位及跟蹤技術[J];西安電子科技大學學報;2004年04期

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本文編號：1750076